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EP3929634A1 - Light-emitting device, pixel comprising a plurality of such devices, pixel matrix and associated manufacturing methods - Google Patents

Light-emitting device, pixel comprising a plurality of such devices, pixel matrix and associated manufacturing methods Download PDF

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Publication number
EP3929634A1
EP3929634A1 EP21177529.1A EP21177529A EP3929634A1 EP 3929634 A1 EP3929634 A1 EP 3929634A1 EP 21177529 A EP21177529 A EP 21177529A EP 3929634 A1 EP3929634 A1 EP 3929634A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conversion layer
radiation
layer
conversion
reflector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP21177529.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP3929634B1 (en
Inventor
Badhise Ben Bakir
Adrien Gasse
Gilles Le Blevennec
Nicolas Olivier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3929634A1 publication Critical patent/EP3929634A1/en
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Publication of EP3929634B1 publication Critical patent/EP3929634B1/en
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic light emitting device, to a pixel comprising a plurality of optoelectronic light emitting devices, to a display comprising a matrix of such pixels, and to their manufacturing methods.
  • an important parameter for display devices is to have the greatest possible “gamut”.
  • gamut or range of colors is the part of the set of colors that a certain type of material can reproduce.
  • lighting and display devices are continually evolving by increasing the luminous flux and the definition (that is to say the resolution) of the emissive surfaces. For screens, for example, this is reflected in the transition from cathode ray tubes to liquid crystal screens and now to OLED (standing for “Organic Light-Emitting Diode”) screens. For lighting, this is for example the switch from the incandescent bulb to the LED (standing for “Light-Emitting Diode”).
  • a matrix of LEDs for display or lighting purposes (for example for headlights, in the automotive industry) requires adaptation of the technology of semiconductor LEDs, for example in gallium nitride GaN , to a rasterized matrix emission.
  • Semiconductor technology makes it possible to manufacture matrices with pixels ranging from a micrometer to a few tens of micrometers.
  • GaN gallium nitride LEDs mainly emit blue light, in a wavelength range around 460 nm.
  • Photoluminescence is a process by which a substance becomes excited by absorbing photons and then de-excited by re-emitting lower energy photons. Photoluminescence covers two forms: fluorescence and phosphorescence. Fluorescence is rapid photoluminescence while phosphorescence is slow photoluminescence: it is fluorescence that is suitable for display and lighting applications.
  • Fluorescence can be obtained by means of fluorophores, for example in the form of powders associated with a polymer matrix.
  • these fluorophores must be of submicron size.
  • the materials currently available are 3D quantum dots ("quantum dots" in English) of semiconductors such as cadmium selenide CdSe, indium phosphide InP or silver and indium sulfide AgInS2, or nanophosphors.
  • oxide such as YAG: Ce (cerium-doped yttrium aluminum garnet), sulfide or fluoride.
  • a constraint of photo-conversion applied to micropixels is the additional thickness that it requires, which for technical reasons, particularly of form factor, must remain of the order of the size of the pixels: for pixels of 3 ⁇ m for example, the conversion thickness must remain of the order of 3 ⁇ m maximum; or 10 ⁇ m maximum for 10 ⁇ m pixels.
  • Table 1 shows the conversion thickness required to absorb blue light at 460 nm, respectively for a 3D quantum dot of indium phosphide InP or cadmium selenide CdSe or for a LuAG nanophosphorus: Ce (Lutetium aluminum garnet doped with cerium), and for different levels of fluorophore volume load in the composite.
  • Table 2 shows the percentage of absorption achieved for the different fluorophores and loading rate of Table 1.
  • Table 1 InP CdSe LuAG This Volume load rate (%) 10 8 ⁇ m 5 ⁇ m 150 ⁇ m 20 3 ⁇ m 2.5 ⁇ m 90 ⁇ m 30 1.2 ⁇ m 1.2 ⁇ m 50 ⁇ m
  • Table 2 InP CdSe LuAG This Volume load rate (%) 10 96 94 94 20 98 96 95 30 99 97 95
  • nanophosphors like LuAG Ce require a conversion thickness of several tens of microns to absorb all or almost all of the blue, which is not compatible with pixel sizes less than 10 ⁇ m .
  • 3D quantum dots therefore seem more promising than nanospores, since the thickness required for efficient conversion is much smaller than in the case of nanospores.
  • the fluorophores used are 3D quantum dots.
  • the three diodes are separated from each other at their active layer, and at their conversion layer where appropriate, by a layer absorbing light radiation, in order to limit crosstalk to improve the purity and contrast of colors.
  • a lower Bragg mirror, arranged below the substrate, is configured to reflect all three colors.
  • An upper Bragg mirror is arranged on the converting layers of the second and third diodes to block blue light.
  • 3D quantum dots such as those employed in the article in question, suffer from a noticeable lack of stability when subjected to a flow of light or heat, which is the case in display devices or lighting. Encapsulation solutions exist but which only allow low light and low resolution.
  • an optoelectronic device robust, capable of emitting light radiation having a color different from blue in a stable manner and with good efficiency, and this even if the device is of micron size.
  • a pixel comprising several such optoelectronic devices, emitting radiations having different and saturated colors, to allow display in color.
  • a thickness of the conversion layer typically between 0.1 and 1 micron is generally sufficient to absorb the major part of the first radiation in the conversion layer (in semiconductor), and thus allow the emission of the second radiation, by radiative recombination in the quantum well.
  • the first radiation has a spectrum located mainly in the blue, for example in a range of wavelengths between 430 and 490 nanometers
  • the second radiation has a spectrum located mainly in red, for example in a wavelength range between 600 and 700 nanometers
  • a planar quantum well conversion layer of the AlInGaP / InGaP type Indium and Galium Aluminum Phosphoride / Indium Phosphoride -Gallium
  • a thickness between 0.2 and 0.5 microns absorbs most of the first radiation.
  • planar quantum well structures do not suffer from the lack of stability of 3D quantum dots.
  • Such planar quantum well structures indeed have very good resistance to flow and to temperature because they are generally produced by high temperature epitaxy.
  • the light power finally emitted by a conversion layer with a planar quantum well can turn out to be relatively low, a large part of the second radiation remaining in a way trapped in this layer, by total reflection. internal, due to the high value of the optical index of the materials forming this layer (generally of the order of 3 or more).
  • the diffraction grating mentioned above which forms a one-dimensional or two-dimensional photonic crystal, allows a larger part of the second radiation to exit the conversion layer, to then propagate to the exterior of the device. In other words, this network improves the extraction efficiency of the second radiation. It also makes it possible to impose a direction of propagation and / or a given intensity profile and / or a given polarization on the radiation finally coming from the optoelectronic device, in order to adapt it to the targeted applications.
  • the side reflector cooperates with the diffraction grating to further improve the efficiency with which the second radiation is extracted from the conversion layer. Indeed, part of the second radiation, which propagates in the conversion layer parallel to its upper face, in the form of a guided propagation mode, ends up leaving the conversion layer at the level of the lateral surface which delimits laterally this layer. But the reflector then returns this part of the second radiation to the conversion layer, where it can propagate again, parallel to the upper face of the layer. The reflector therefore makes it possible to increase the length over which this propagation mode interacts with the diffraction grating, thus improving the efficiency of extracting the second radiation.
  • the side reflector thus makes it possible, in a way, to multiply the diffraction grating and to give it an effective length greater than its real geometric length. Thanks to this reflector, the extraction efficiency of the grating is the same, or almost the same as that of an “effective” diffraction grating which would have a greater lateral extension than that of the diffraction grating etched on the layer of. conversion (typically at least twice as large taking into account a side mirror with degraded reflectivity, but this “effective” diffraction may tend towards infinity with an ideal side mirror with reflectivity close to 100%).
  • the light emitting device has micron lateral dimensions, for example of the order of ten microns.
  • the diffraction grating etched on the upper face of the conversion layer then only comprises a limited number of patterns repeated periodically, for example around ten patterns in the case of a 1D grating, which leads to a limited extraction efficiency.
  • the thickness of the different layers of the device is also reduced (the device then also having a micron thickness), so that an etching of a grating of great depth is not necessary. usually not possible, or not desirable. This reduced etching depth also tends to limit the extraction efficiency.
  • removing a conversion layer from the reflecting surface advantageously makes it possible to avoid plasmonic coupling to the metal of the reflector, when this reflecting surface is metallic (coupling which would cause power losses).
  • the reflecting surface then extends not only in front of a part of the lateral surface of the conversion layer, but all around this lateral surface, or almost all around it.
  • the outline of the conversion layer designates a line that surrounds this conversion layer laterally, bordering it. In other words, it is the perimeter of this layer.
  • the fact that the reflective surface of the reflector extends around the conversion layer over most of the periphery of this layer means that the reflective surface of the reflector extends opposite one or more parts of the conversion layer.
  • this part or these parts extending, around the conversion layer, over a total length (length which is possibly a cumulative length) greater than half of the length of said periphery (that is, that is to say over a total length which represents the major part of the length of said periphery).
  • a total length length which is possibly a cumulative length
  • half of the length of said periphery that is, that is to say over a total length which represents the major part of the length of said periphery.
  • the conversion layer has a square section on side c
  • its periphery has a length equal to 4c
  • the reflecting surface of the reflector then extends opposite one or more parts. of the lateral surface of this layer which occupy, around this layer, a length greater than 2c.
  • This arrangement makes it possible to further increase the “effective” dimensions of the diffraction grating, by allowing the second radiation to make several round trips in the conversion layer since the reflector then confines the second radiation laterally while keeping it in a way in the same way. the conversion layer.
  • the reflecting surface of the reflector to include at least a first reflecting face and a second reflecting face, each reflecting face extending transversely with respect to the conversion layer, facing part of the lateral surface of the conversion layer, the second reflective face being located opposite the first reflective face with respect to the conversion layer, the first and second reflective faces being substantially parallel to each other.
  • This arrangement simply makes it possible, by successive reflections on the reflecting faces in question, to cause a large number of round trips, in the conversion layer, to the second radiation.
  • This arrangement therefore makes it possible to simply obtain an effective length of the network which is clearly greater than its “real” geometric length (not only twice as large, but even 10, or even 20 times greater, thanks to this large number of go- return).
  • the invention also relates to a display comprising a matrix of pixels as described above.
  • the method presented above can also be carried out so that the device produced includes one or more of the optional features described above, when the device is presented.
  • Such an optoelectronic device 10R, 10G finds a particularly advantageous application in the production of a pixel 100 “in color”, such as the one shown in figure 1 , capable of emitting an ensemble light radiation, the color of which can be adjusted electrically.
  • Such a pixel in “colors”, based on three “blue” light-emitting diodes 10B, 10R, 10G, two of which are provided with a conversion layer 20R, 20G, is particularly interesting because the manufacture of "blue” light-emitting diodes is nowadays. hui well mastered, and because their luminous efficiency is high. In addition, in this arrangement, only two conversion layers are necessary to produce three radiations having distinct colors, in this case a red, a green and a blue (which allows, for the whole emitted radiation, which corresponds to the combination of these three radiations, to obtain an adjustable color in a wide range of colors).
  • the ranges of wavelengths employed, and the structure of the pixel could however be different from those presented above.
  • the electrically pumped LEDs 10R, 10B and 10G could be configured so that the first radiation they emit is located in the near ultraviolet (in which case the first device would also be provided with a conversion layer). , instead of being located in the visible. Or, they could be configured so that the color of the first radiation is purple instead of blue.
  • the pixel could comprise a number of elementary light emitting devices other than three. It could for example comprise, in addition to the three transmitting devices mentioned above, a fourth transmitting device configured to transmit in the red, of the same type as the second device 1R (the pixel then comprising two devices for the emission in the red, a device for emission in the blue, and a device for emission in the green).
  • the pixel could comprise only two light emitting devices, for example one for the emission in the red and one for the emission in the blue.
  • a set of subpixels forms a pixel which can be replicated multiple times to form a matrix.
  • each of these emitting devices 1R, 1G can be considered alone, and could moreover be used. alone to achieve a light source.
  • Pixel 100 can also be considered alone, and be used alone to produce an elementary color light source (in other words, it is not necessarily integrated into a matrix of pixels).
  • a color display capable of generating, that is to say of displaying a color image can be produced by grouping several pixels such as that, 100, presented above. These pixels 100 are then grouped together in the form of a matrix of pixels.
  • a monochrome display could nevertheless also be produced, by grouping together in the form of a matrix several identical transmission devices, such as device 1 R, or such as device 1G.
  • pixel 100 The structure of pixel 100 is now described in more detail, with reference to figures 1 to 6 .
  • Pixel 100 and more generally the display which groups together several pixels 100 of this type, comprises a conversion stack 90, which extends above the electrically pumped LEDs 10R, 10G, 10B (above the "blue LEDs""), And which includes the 20R, 20G conversion layers mentioned above ( figure 1 ).
  • This conversion stack 90 has a remarkable structure, which allows a particularly efficient conversion by photoluminescence (here towards green, and towards red).
  • the lower part of pixel 100 which includes the electrically pumped LEDs 10R, 10G, 10B ("blue" LEDs), will be described first, and this particular conversion stack 90 will be described next.
  • the first, second and third LEDs 10B, 10R, 10G electrically pumped are here identical, or at least similar to each other. They are arranged on an interconnection stack 70, which makes it possible to supply them with electricity selectively, that is to say independently of one another.
  • the interconnection stack is itself arranged on an integrated control circuit 80.
  • each electrically pumped LED 10B, 10R and 10G comprises an active layer 15 which comprises one or more planar quantum wells, for the emission of the first radiation.
  • This stack is deposited on a metallic anode contact layer, 12.
  • the metallic layer 12 therefore extends under the layer 15c of P-type doped gallium nitride, in electrical contact therewith.
  • the emission of the first radiation is obtained by injecting an electric current into the LED 10B, 10R, 10G, this current then passing through the active layer 15 from the anode region of this heterojunction, formed by the layer 105c, until its cathode region, formed by layer 105a.
  • the central thin layer forms a potential well for the electrons and / or the holes (which explains the name “quantum well” given to this structure).
  • This well is planar in the sense that it extends in a plane, in a two-dimensional manner, since the central layer is itself flat.
  • the central thin layer has a thickness which is typically between 3 and 15 nanometers. Its thickness is significantly smaller than its lateral dimensions, parallel to the plane of the layer (width and length).
  • the quantum well (s) of the emissive layer 15b are configured so as to emit the first radiation mentioned above, that is to say, here, of so as to emit light radiation whose spectrum is contained mainly in the wavelength band which extends from 400 nanometers to 490 nanometers. It is more precisely the thickness of the central layer of each of these wells and the first semiconductor material which forms this central layer which are chosen so that the first radiation has the desired spectrum.
  • an emission in the blue one can for example choose, for the first semiconductor material (central layer), indium-gallium nitride InGaN, the second semiconductor material being for its part gallium nitride GaN .
  • the semiconductor materials chosen could nevertheless be different, in particular if one seeks to emit the first light radiation in a range of wavelengths different from that indicated above (different from the range going from 400 to 490 nm ).
  • the active layer 15 can be produced based on III-V semiconductor materials, that is to say comprising an element from column V of the periodic table of the elements, for example nitrogen N, arsenic As or phosphorus P, associated with one or more elements from column III of the table periodic elements, for example gallium Ga, aluminum Al and / or indium In.
  • III-V semiconductor materials that is to say comprising an element from column V of the periodic table of the elements, for example nitrogen N, arsenic As or phosphorus P, associated with one or more elements from column III of the table periodic elements, for example gallium Ga, aluminum Al and / or indium In.
  • III-V semiconductor materials are thus gallium nitride GaN, indium nitride InN, aluminum nitride AIN, gallium phosphide GaP, indium phosphide InP, indium gallium nitride InGaN, aluminum gallium nitride AIGaN, indium gallium nitride InGaN, phosphide aluminum-gallium AIGaP, aluminum-indium-gallium phosphide AlInGaP, indium-gallium-aluminum nitride InGaAIN.
  • the first semiconductor material which forms the central layer of the quantum well (s)
  • the first semiconductor material could therefore be chosen from the following materials: GaN, InP, AIGaN, AIN, AlInGaN, GaP, AIGaP, InGaP, AlInGaP, GaAs, or AIGaAsN which are binary, ternary or quaternary compounds of these III-V elements.
  • the characteristics of the emissive layer 15b can also be chosen so that the spectrum of the first light radiation emitted has a width at half the height less than a given threshold, for example less than 30 nm.
  • each electrically pumped LED, 10R, 10G, 10B comprises a textured upper layer 18, for example of etched semiconductor, which extends above the cathode layer 15a, against the latter.
  • This textured layer forms a photonic crystal which constitutes a diffraction grating improving the efficiency with which the first radiation is extracted from the corresponding LED.
  • the different LEDs 10R, 10G, 10B of pixel 100 are separated from each other by substantially vertical trenches (that is to say substantially perpendicular to the plane of the active layer 15 of the LEDs).
  • These trenches are made in a stack of layers (in this case layers 12 and 15a to 15c), which, initially, is in one piece, with a very large lateral extension.
  • This stack is in a way cut into islands by these trenches to delimit a plurality of islands or mesas corresponding to the different LEDs of pixel 100 (or more generally, of the display).
  • these trenches entirely pass through the layers 12, 15c, 15b and 15a of the stack.
  • the side faces of the trenches are coated with an insulating layer 14, for example made of silicon oxide.
  • the side faces of each LED 10R, 10G, 10B are therefore coated with this insulating layer 14, here in silicon oxide.
  • the trenches are then filled with a metal which forms a side wall 16 which optically isolates the LEDs from each other. For each LED, this side wall 16 laterally confines the first radiation emitted by the LED, which prevents this radiation from propagating to a neighboring LED. This therefore reduces the crosstalk (crosstalk) between neighboring LEDs, which would affect the purity of the red or green produced by the second and third devices 1R, 1G of pixel 100.
  • the metal side wall 16 extends vertically the full height of the LED, from the bottom of the metal contact layer 12 to the top of the cathode layer 15a.
  • this side wall could however extend only from a lower face of the active layer 15 to an upper face of this layer, for example. This arrangement in fact also makes it possible to laterally confine the radiation produced by the LED in question.
  • a contact recovery element 17, in contact with the metallic side wall 16, is made on top of the trench.
  • This electrically conductive element here has the shape of a U-shaped channel, open on the upper side. It is in electrical contact with the layer 15a of N-type doped gallium nitride.
  • the LEDs 10R, 10G, 10B are produced here on an interconnection stack 70.
  • This stack typically comprises one or more insulating layers, one or more metal layers, and one or more levels of conductive vias.
  • the integrated control circuit 80 is typically formed in and on a semiconductor substrate 81, for example a silicon substrate.
  • the control circuit 80 comprises for example, for each LED, an elementary control cell (not detailed), electrically connected to the contact layer 12 of the LED and comprising one or more transistors making it possible to control the current flowing in the LED and / or the voltage applied to the LED.
  • the control circuit 80 is for example produced in CMOS technology.
  • the different LEDs of the display could be arranged differently from each other. And another contact system could be used.
  • the anodes of the different LEDs are in electrical contact with each other, directly, and are electrically connected, directly to a common contact Cb forming a supply pad. electrical (these different LEDs then having, from an electrical point of view, common anodes).
  • the pixels 100 of this display are pixels of small dimensions. Indeed, for each of these pixels, the optoelectronic light emitting devices 1R, 1G and 1B each occupy an area of less than 3000 microns 2 (3000 square microns), even less than 1000 microns 2 or even less than 100 microns 2 .
  • each of these emission devices therefore has a reduced emission surface. Provision can thus be made, for example, for each of these devices 1R, 1G, 1B to have dimensions (for example a width, a length, or a diameter), in a plane parallel to the mean plane of the pixel (that is to say ie parallel to the plane of the substrate 81 on which the light-emitting diodes are produced) which are each less than 30 microns, or even less than 10 microns or even less than 6 microns. Each of these devices can for example occupy, on the substrate 81, a square area of 20, 10 or 6 microns sides (as in the case of the figure 3 ), or even less.
  • Each of these devices could also, for example, occupy a rectangular area 10 microns wide and 30 microns long (or less), or even 6 microns wide and 15 microns long, for example.
  • the invention moreover applies in a particularly advantageous manner to devices of particularly small dimensions, for example devices of 3 microns per side or less.
  • the conversion stack 90 is now described in more detail.
  • the conversion layer 20R of the second emission device 1R is formed by a stack of layers of semiconductor material.
  • the lateral extension of this stack that is to say the surface which it occupies in a plane parallel to the mean plane of the pixel 100, is limited and substantially coincides with the lateral extension of the electrically pumped LED 10R. Otherwise formulated, the conversion layer 20R covers the LED 10R but does not cover the other LEDs 10B, 10G of the pixel 100.
  • the lateral surface of the conversion layer 20R, which laterally delimits this layer, is identified by the reference 24R.
  • the conversion layer 20G of the third emission device 1G is formed by a stack of layers of semiconductor material, the lateral extension of which is limited to the lateral extension of the LED 10G.
  • the lateral surface of the conversion layer 20G, which laterally delimits this layer, is identified by the reference 24G.
  • the 20R conversion layer does not extend directly in contact with the 10R LED.
  • the conversion layer 20R is on the contrary separated from the upper face of the LED 10R by a certain distance, axially (that is to say in a direction perpendicular to the mean plane of the pixel 100).
  • the space located between the LED 10R and the conversion layer 20R is filled with a transparent filling material 50, for example silicon oxide SiO 2 .
  • This filling material 50 also covers the conversion layer 20R and surrounds it laterally.
  • the conversion layer 20R is therefore embedded in the filling material 50, here.
  • the 20G conversion layer is separated from the top face of the 10G LED by a certain distance, axially, and the space between the 10G LED and the 20G conversion layer is filled with the filler material 50.
  • the conversion layer 20G is itself also embedded, that is to say encompassed, in the filling material 50.
  • the conversion layer 20R of the second device 1R comprises at least one planar quantum well 21R, configured to emit the second radiation (radiation located here in the wavelength range going from 600 to 700 nm).
  • the semiconductor materials used to produce this or these quantum wells can, for example, be Aluminum-Indium-Galium Phosphoride AlInGaP and Indium-Gallium Phosphoride InGaP.
  • the quantum well 21R of this layer 20R is sandwiched between a lower layer 22R and an upper layer 23R, which form a kind of coating for the quantum well (s) (coating sometimes called “Cladding” in English).
  • Each of these layers 22R, 23R is made, for example, of aluminum-indium-galium phosphoride, AlInGaP.
  • the lower layer 22R located below the quantum well or wells 21R, is therefore interposed between the LED 10R and this or these wells 21 R.
  • the lower layer 22R has for example a thickness of between 0.1 and 0.5 microns.
  • the top layer 23R can also have a thickness between 0.1 and 0.5 microns, for example.
  • the number of quantum wells 21R is typically between 1 and 5. It will be noted in this connection that for the conversion from blue to red, a single quantum well may prove to be sufficient to convert the major part of the first radiation. During this conversion, the first radiation is absorbed in the barrier layers of the wells 21R (or in the cladding 22R, 23R), and the electron-hole pairs thus created then recombine radiatively in the well (s), thus emitting the second radiation. .
  • the conversion layer 20R is delimited in the upper part by an upper face 25R (this is the upper face of the upper layer 23R).
  • This upper face 25R is textured: a diffraction grating 30R, which forms a uni or two-dimensional photonic crystal, is etched on this face.
  • This grating is configured to improve the efficiency with which the second radiation is extracted from the conversion layer 20R, compared to a completely flat, flat interface.
  • the 30R diffraction grating is visible on the figure 3 , as well as on the figure 2 which schematically represents the second device 1R, seen from above.
  • the 30R diffraction grating is a two-dimensional grating. It thus comprises the same pattern 31R repeated periodically in two different directions of the plane of the network (plane which is the plane of the upper face 25R). In this case, it is a triangular network (the elementary cell of which is for example an equilateral triangle). But, as a variant, it could be a network having a different mesh, for example rectangular, or hexagonal. As for the pattern 31R, repeated periodically, it can be either holes or pillars.
  • the diffraction grating in question could also be a one-dimensional grating, formed of grooves parallel to each other and regularly spaced (repeated periodically).
  • This grating makes it possible to improve the efficiency of extracting the second radiation, but it also makes it possible to give the extracted light beam a determined direction, shape, and possibly polarization. This makes it possible to adapt the radiation emitted by the 1R device to the intended application for this device, with a great deal of flexibility.
  • the emitted light beam will be composed mainly of two layers of light, slightly spaced from each other at an angular point, and having cross sections of elongated shape, parallel to each other. , as we can see on the figure 5 .
  • This figure shows, in a far field and in a plane parallel to the plane of the grating, the section 200 of the beam extracted by a one-dimensional grating with a side of a few microns.
  • a beam having a cross-section of generally isotropic shape for example generally in the form of a disc or a ring
  • a two-dimensional diffraction grating with hexagonal or triangular mesh see figure 4 .
  • the fine structure of the far field respects the symmetry of the photonic crystal. If the network has a hexagonal mesh, one will find a symmetry of order 6 (repetition of patterns every 60 °) in the fine structure of the field even if the latter has an overall isotropic shape (for a square mesh one will find a symmetry 4 with two orthogonal axes of symmetry).
  • the figure 4 shows, in far field and in a plane parallel to the plane of the grating, the section 201 of the beam extracted by the triangular grating of the figure 3 .
  • the dimensioning of the diffraction grating also depends on the thickness of the patterns, on the index contrast of the grating, and on the wavelength to be extracted, which here corresponds to the mean wavelength of the second radiation denoted ⁇ R.
  • the pitch p R of the grating 30R is chosen between ⁇ R /(2.n 1 ) and 2 ⁇ ⁇ R , where n 1 is the optical index of the material with the strong index of the grating, a material which corresponds to the material of the upper layer 23R of the conversion layer 20R (in this case, aluminum-indium-galium phosphoride AlInGaP).
  • the pitch of the network p R (or the steps of the network p R , p R ' , in the case of a two-dimensional network) to be between ⁇ R /(2.n 1 ) and ⁇ R / (n 1 ), or even between ⁇ R /(2.n 1 ) and (3. ⁇ R ) / (4.n 1 ).
  • ⁇ R is here the average wavelength of the second radiation.
  • the material of low index of the network corresponds here to the filling material 50, the index of which is denoted n 2 .
  • the respective conversion layers of the second and third devices, 20R and 20G have similar structures.
  • the conversion layer 20G of the third device 1G also comprises at least one planar quantum well 21G.
  • this layer here comprises several quantum wells 21G, typically at least 2, or even at least 5 wells. It is in fact preferable to use at least two, or even at least 5 wells, for this conversion layer, since the conversion from blue to green is generally less efficient than the conversion from blue to red.
  • Each of these 21G wells is configured to emit the third radiation (radiation corresponding here to a green, and the spectrum of which is situated mainly in the range of wavelengths going from 490 to 590 nm).
  • the semiconductor materials used to produce these 21G quantum wells can for example be indium-gallium nitride InGaN for the central layer of the well, and gallium nitride GaN for the barrier layers.
  • the lower layer 22G and the upper layer 23G for example each have a thickness of between 0.1 and 0.8 microns.
  • the conversion layer 20G of the third device 1G is delimited in the upper part by an upper face 25G (this is the upper face of the upper layer 23G).
  • This 25G upper face is textured: a 30G diffraction grating, which forms a uni or two-dimensional photonic crystal, is etched on this face.
  • This grating is configured to improve the efficiency with which the third radiation is extracted from the 20G conversion layer, compared to a completely flat interface, without reliefs.
  • the 30G diffraction grating is comparable to the 20G diffraction grating of the second device, except that it is configured to favor the extraction of a wavelength ⁇ G , equal to the average wavelength of the third radiation, instead of being configured to promote the extraction of the average wavelength ⁇ R from the second radiation.
  • the pitch p G of the 30G network is between ⁇ G /(2.n ' 1 ) and 2 ⁇ ⁇ G , instead of being between ⁇ R /(2.n 1 ) and 2 ⁇ ⁇ R .
  • n ′ 1 is the optical index of the high index material of the network 30G, a material which corresponds to the material of the upper layer 23G (in this case, here, galium nitride GaN).
  • the second and third transmitting devices 1R and 1G each include a side reflector 40R, 40G, having a reflecting surface 41R, 41G which extends transversely to the layer of conversion 20R, 20G, opposite at least part of the lateral surface 24R, 24G of the conversion layer 20R, 20G considered.
  • this side reflector makes it possible, from an optical point of view, to increase the effective area of the diffraction grating 30R, 30G, thus significantly improving the efficiency of extraction from the network.
  • the side reflector 40R, 40G of each of the devices 1R and 1G extends not only opposite a part of the side surface 24R, 24G of its conversion layer, but all around this side surface 24R, 24G.
  • the side reflector 40R, 40G extends around the conversion layer 20R, 20G considered, over the entire periphery of this layer.
  • Each conversion layer 20R, 20G here has a rectangular, or possibly square, section in a plane parallel to the mean plane of pixel 100.
  • the lateral surface 24R, 24G of the conversion layer 20R, 20G is therefore formed here of 4 faces, parallel two by two. And the periphery of the conversion layer 20R, 20G, that is to say the line which surrounds this layer laterally (in other words, which laterally borders the conversion layer), is therefore rectangular.
  • the reflecting surface 41R, 41G of the side reflector 40R, 40G which extends all along this periphery, also comprises four faces, in this case flat, which surround the conversion layer.
  • the reflecting surface 41R, 41G also has a rectangular section.
  • the different faces of the reflecting surface 41R, 41G extend, respectively, facing the different side faces of the conversion layer 20R, 20G, substantially parallel to them (that is to say in forming with them an angle of less than 15, or even 5 degrees).
  • the reflecting surface 41R, 41G surrounds the conversion layer 20R, 20G all around the periphery of this layer is favorable in terms of extraction efficiency.
  • This in fact makes it possible to confine the second or the third radiation laterally. Thanks to this confinement, the part of the second, or third radiation which propagates in the conversion layer 20R, 20G, parallel to its upper face 25R, 25G, is maintained in the conversion layer where it performs sort of round trips, which increases the length over which it d 'interacts with the 30R, 30G diffraction grating, which therefore increases the extraction efficiency.
  • the reflecting surface instead of surrounding the conversion layer over the entire periphery of this layer, the reflecting surface could however surround this layer over only a part of the periphery of this layer. Nevertheless, in this case, the reflecting surface preferably surrounds the conversion layer over the major part of the periphery of this layer, in order, as explained above, to obtain good lateral confinement of the second or third radiation.
  • Two of the side faces of the reflecting surface 41R of the second device 1R are marked on the figure 1 , by the references 46R and 47R. These two faces are located, respectively, facing the side faces 26R and 27R of the conversion layer 20R.
  • the two side faces 46R and 47R of the reflecting surface 41 R which are located opposite to each other with respect to the conversion layer 20R, are substantially parallel to each other, that is to say say that they form between them an angle of less than 15 degrees, or even less than 5 degrees.
  • This arrangement simply allows, by successive reflections on the reflecting faces 46R and 47R, to make a large number of round trips, in the conversion layer 20R, to the part of the second radiation which propagates in this layer 20R, in parallel. on its upper face 25R.
  • This arrangement therefore makes it possible to obtain an effective length of the grating which is markedly greater than its “real” geometric length I.
  • the effective length obtained would be approximately two. times the geometric length I of the network 30R. While with these two faces 46R, 47R substantially parallel to one another, an effective length is obtained 10 times, or even 20 times greater than the geometric length I of the network 30R (depending on the value of the reflection coefficient of the reflective surface).
  • the other two faces of the reflecting surface 41R also form a pair of reflecting faces, flat, substantially parallel to each other, thanks to which the effective width of the grating is multiplied (by width, we denote here the dimension of the grating 30R , perpendicular to the plane of the figure 1 ).
  • the side reflector 40R, 40G here has a rectangular section, to adapt to the shape of the LEDs 10R, 10G and to the shape of the conversion layers 20R, 20G, themselves of rectangular section (occupying a rectangular area, in a plane parallel to the substrate 81).
  • these different elements could however have a shape different from a rectangle, a square or a hexagon.
  • LEDs, conversion layers, and side reflectors could have a triangular, or circular, section.
  • the diffraction grating preferably exhibits symmetries which are the same as those of the reflector.
  • the lateral reflector of rectangular section, is invariant by symmetry with respect to the plane of the figure 1 , and by symmetry with respect to a second plane which is vertical and perpendicular to the plane of the figure 1 .
  • the 30R network see figure 3 ).
  • the triangular network 30R could also be used with a lateral reflector of hexagonal or triangular section, the reflector and the network then both having the same symmetries. These last two cases advantageously make it possible, for the whole of the grating, to obtain the same number of diffractive elements according to the directions of high symmetries of the grating (every 60 ° for the triangular mesh), since (a triangular or hexagonal lattice or photonic crystal fits perfectly on a hexagonal upper face).
  • the grating and the side reflector both have the same symmetries is interesting, because the reflection (s) on the reflective surface of the reflector then have the effect, from an optical point of view, of identical multiplication of the grating. diffraction (formulated otherwise, adding the reflection of the grating to the grating itself then amounts to obtaining an effective grating of the same structure, but more extensive).
  • each of the side reflectors 40R and 40G extends not only opposite the side surface 24R, 24G of the corresponding conversion layer, but, vertically, downward, to the top layer 18 of the LED 10R, 10G which produces the first radiation (“blue” radiation, here).
  • the side reflector 40R and 40G thus extends axially from the upper layer 18 of the LED 10R, 10G, to the conversion layer 20R, 20G, and even here, over the entire height of the conversion stack 90 ( up to an upper face 101 of the pixel, which for example constitutes a free upper face).
  • the first emission device 1B which does not have a conversion layer, is also provided with a side reflector 40B.
  • This reflector 40B extends axially, from the upper layer 18 of the LED 10B of this device, up to the same height as the conversion layers 20R, 20G, and even up to the upper face 101 of the pixel 100.
  • the zone of the space surrounded by this reflector 40B extends above the LED 10B, in line with the latter, and coincides with the surface of the upper face 18 of the LED 10B. This area is filled with the filling material 50.
  • the trenches thus formed in the conversion stack 90 extend in line with the metallic side walls 16, described above, which separate the various LEDs 10R, 10G, 10B from one another.
  • the reflectors 40R and 40G comprise for example a metal wall which is common to these two reflectors, at the border between the second and the third emission devices 1R and 1G ( figure 1 ).
  • the metal walls which form the side reflectors 40R, 40G and 40B preferably have a thickness greater than or equal to 0.1 microns, in order to be as reflective as possible and to prevent light from passing between two adjacent emission devices.
  • the side reflector 40R forms, with the metallic side walls 16 which surround the active layer 15 of the LED 10R, a lateral confinement system for the first radiation emitted by this LED 10R.
  • This confinement system which here also includes the contact recovery elements 17, extends axially from the active layer 15 of the LED 10R to the conversion layer 20R (and even beyond, seen the vertical extension 40R side reflector).
  • This lateral confinement system guides the first radiation emitted by the LED 10R, from the active layer 15 to the conversion layer 20R where it is converted, thus preventing this radiation from reaching the conversion layer 20G of the third device 1G (which would produce some stray green light, instead of producing red light), or come out of pixel 100 without passing through the 20R conversion layer.
  • This lateral confinement of the first radiation therefore makes it possible to improve the purity of the colors produced, and limits the crosstalk (crosstalk) between the different elementary emission devices 1R, 1G, 1B of the pixel 100. Achieve this lateral confinement by means of a reflective metallic material makes it possible, at the output of the pixel, to deliver a light power greater than what would be obtained with absorbent, non-reflective side walls, for example made of black absorbent resin.
  • the side reflector 40G of the third device 1G forms, with the metallic side walls 16 which surround the active layer 15 of the Corresponding LED 10G, a side containment system for the first radiation, and the same is true for the side reflector 40B of the first device 1B.
  • the reflecting surface 41R, 41G of the side reflector 40R, 40G is separated from the side surface 24R, 24G of the corresponding conversion layer by a certain distance d R , d G.
  • the space located between these two surfaces is filled with the filling material 50 (of index n 2 ).
  • the distance d R is here greater than ⁇ R / (n 2 ⁇ 40), while the distance d G is greater than ⁇ G / (n 2 ⁇ 40).
  • the distance d R is also less than ⁇ R / (n 2 ⁇ 2), while the distance d G is less than ⁇ G / (n 2 ⁇ 2). From an optical point of view, this makes it possible to avoid too great a discontinuity (that is to say a large deviation from the pitch p R , p G of the network), between the network 30R, 30G itself and its image by the reflective surface. In other words, this makes it possible to obtain an effective optical grating close to a regular grating of pitch p R , p G , without discontinuity between the real grating and its different replication (s) via the reflecting surface 41R, 41G.
  • the distance d R and the distance d G can moreover be chosen in ranges of distances narrower than the range ⁇ R / (n 2 ⁇ 40) at ⁇ R / (n 2 ⁇ 2), and ⁇ G / (n 2 ⁇ 40) at ⁇ G / (n 2 ⁇ 2).
  • the ranges in question can for example be chosen so that, for the patterns located on the edges of the network 30R, 30G, the effective distance between the pattern 31R considered and its image by the surface reflective 41R, 41G does not deviate from the pitch p R , p G of the grating by more than 20%.
  • the adjustment (during numerical simulations) of the distances d R and d G thus makes it possible, in adjusting the phase shift to the reflection, to maximize the power of the extracted radiation (by tending towards an effective replication of the almost perfect network).
  • the figure 6 schematically and partially represents another embodiment of the second transmission device, 1R '.
  • the second device 1R ' is identical to the second device 1R according to the first embodiment, which has been described above with reference to figures 1 to 4 , except that it further comprises a first and a second multilayer reflective filters 35R and 36R, located respectively below and above the stack comprising the layers 22R, 21R and 23R.
  • the first filter 35R is located between the LED 10R and the quantum well (s) 21R. It is at least partially reflective for the second radiation (red). Its reflectivity, that is to say its coefficient of reflection of the light power, is for example greater than 70%, or even greater than 90%, for the second radiation.
  • the first filter 35R can also be configured to have a high transmission coefficient, for example greater than 70%, or even greater than 90%, at the average wavelength of the first radiation (blue), coming from the LED 10R. This allows a significant portion of the first radiation to reach the 21R quantum well (s), where this first radiation is converted.
  • the second filter 36R extends directly above the upper layer 23R of the conversion layer 20R ', against this upper layer. It is at least partially reflective for the first radiation. Its reflectivity is for example greater than 70%, or even greater than 90%, for the first radiation. This prevents a part of the first radiation, which would not have been absorbed by the conversion layer, from leaving the device 1R ', thus improving the color purity of the radiation finally emitted by the device 1R'. Further, the part of the first radiation which would not have been absorbed and converted is then returned to the quantum well structure 21R where this residual part of the first radiation can be absorbed and converted.
  • the second filter 36R can also be configured to have a high transmission coefficient, for example greater than 70%, or even greater than 90%, for the second radiation, emitted by the quantum well (s) 21R, thus facilitating the extraction of this radiation.
  • the second filter 36R could however be configured so as to have a moderate transmission coefficient for the second radiation, for example less than 60%, and a reflection coefficient, for this same radiation, for example between 40 and 70 %.
  • the set of first and second filters 35R and 36R then forms a Fabry-Pérot cavity.
  • the optical thickness of the conversion layer 20R ′ is then chosen so that this cavity is resonant for the average wavelength ⁇ R of the second radiation, while exhibiting a transmission peak for this wavelength.
  • This arrangement can make it possible, among other things, to refine the spectrum of the light produced, by photoluminescence, by this conversion layer 20R ′. Adjusting the tuning and the quality factor of this Fabry-Pérot cavity make it possible to precisely define the spectral redistribution and the half-height width of the extracted radiation.
  • Successive rays interfere constructively if their phase shift d ⁇ is equal to 2 ⁇ (modulo 2 ⁇ ); and they interfere destructively if their phase shift d ⁇ is equal to ⁇ (modulo 2 ⁇ ).
  • Each of the first and second filters 35R, 36R is for example a Bragg mirror, produced by a combination of thin dielectric layers of thickness ⁇ / 4n and of high and low indices (where n is the optical index of the thin film considered ), for example SiO2 / TiO2 or SiO2 / Si3N4.
  • the optical indices of these materials are, at 460 nm, respectively 1.464 / 2.7878 and 1.464 / 2.0751.
  • the thickness of each of these Bragg mirrors is typically of the order of a micron, or even less than 1 micron.
  • each of the first and second multilayer reflective filters 35R, 36R is for example a non-periodic stack of layers of optimized thicknesses, making it possible to obtain a precise filter template.
  • the diffraction grating 30R ′ which promotes the extraction of the second radiation, can be produced in the form of holes or of pillars which pass through the thin layers of the second filter 36R, as shown. on the figure 6 .
  • the third emission device could also be provided with a first and a second multilayer reflective filters, arranged in a similar manner to the first and second filters 35R, 36R of the second device 1R 'which have been presented above.
  • the first filter which would then be interposed between the LED 10G and the quantum wells 21G, would be configured more precisely to reflect at least part of the third radiation, with a reflectivity of more than 70 %, or even more than 90% for the third radiation, for example.
  • the second filter which extends above the 21G quantum wells, it would then be configured to have a high transmission coefficient, for example greater than 70%, or even greater than 90%, at the average wavelength ⁇ G of the third radiation, emitted by the quantum well (s) 21G, thus facilitating the extraction of this radiation.
  • This second filter would be configured moreover, here too, so as to have a high reflectivity (of more than 70%, or even of more than 90%) for the first radiation.
  • the second filter could however also be configured so as to have a moderate transmission coefficient for the third radiation, for example less than 60%, and a reflection coefficient, for this same radiation, for example between 40 and 70%.
  • the set of first and second filters would then form a Fabry-Pérot cavity, having an optical thickness such that this cavity is resonant for the mean wavelength ⁇ G of the third radiation, while exhibiting a transmission peak for this wavelength.
  • the respective conversion layers 20R, 20G of the second and third devices 1R and 1G are vertically offset from each other. In a direction perpendicular to the plane of the substrate 81, they thus occupy different positions. This vertical shift between the conversion layers 20R, 20G results from the manufacturing process of the pixel 100.
  • the conversion layer 20G is first of all produced on a substrate 300, different from the substrate 81 on which the electrically pumped LEDs 10R, 10G, 10B are produced.
  • the 20G conversion layer is then transferred onto the structure of LEDs 10R, 10G, 10B ( figure 10 ).
  • the conversion layer 20R initially produced on another substrate 400, is transferred to the pixel 100 ( figure 13 ), which explains the structure in successive layers, and in a way in staircase steps of the conversion stack 90.
  • Step S1 first of all comprises a step S10 of producing a structure of LEDs 10R, 10G, 10B as described above, which here comprises the active layer 15, arranged on the interconnection stack 70, itself. even arranged on the integrated control circuit 80.
  • This circuit is produced on and / or in the substrate 81, typically made of silicon, called the first substrate below.
  • step S10 comprises making the textured layer 18 as described above.
  • the method then comprises a step S11 of encapsulation and planarization.
  • This step comprises the deposition, typically by conformal deposition, of an insulating layer 210, formed of the filling material 50 (typically SiO 2 ), either on the textured layer 18, or directly on top of the active layer 15.
  • the method then comprises a step of planarization, typically by chemical-mechanical polishing (CMP), of the insulating layer 210.
  • CMP chemical-mechanical polishing
  • This last step makes it possible to obtain a first contact surface. 211, particularly smooth and flat, well suited to achieve molecular adhesion between this contact surface and another structure.
  • the figure 9 shows the result obtained at the end of the planarization of the insulating layer 210.
  • the second substrate 300 on which the stack is produced which, after etching, will form the conversion layer 20G, is for example a silicon or sapphire substrate.
  • a buffer layer 301 can be deposited on this substrate, before producing the stack in question.
  • Step S21 comprises a transfer step S22, then a step of removing the substrate S23.
  • the free face of the layer 22G is brought into contact with the first contact surface 211.
  • the stack 22G, 21G, 23G is then fixed to this surface directly by molecular adhesion, that is, i.e. without using additional gluing material.
  • the stack 22G, 21G, 23G could however be fixed on the first contact surface 211 by gluing.
  • the removal of the second substrate 300 is for example removal by laser (or “Laser Lift Off”), when the second substrate is made of sapphire.
  • Laser Lift Off When the second substrate is made of silicon, it can for example be removed by thinning.
  • the figure 11 shows the pixel 100, at an intermediate stage of its manufacture, just after the removal step S23.
  • the diffraction grating 30G is etched on the free upper face of the layer 23G.
  • This etching typically comprises the deposition of a mask followed by a lithography of the DUV type (standing for “deep UV”).
  • this etching may be a reactive ion etching RIE (standing for “Reactive-Ion Etching”).
  • Step S26 can also include the deposition of a mask followed by lithography of the DUV type, or be carried out by reactive ionic etching RIE.
  • the conversion layer 20G forms an island, or mesa, delimited laterally by the lateral surface 24G mentioned above.
  • step S27 the filling material 50 is deposited around and on the island formed by the conversion layer 20G.
  • the upper surface of this filling layer is then polished, typically by mechanical-chemical polishing. CMP (from the English "chemical-mechanical polishing"), to obtain a second contact surface 212, particularly smooth and flat.
  • the figure 12 shows the pixel, during production, after step S2 has been executed.
  • Step S3 of producing the conversion layer 20R comprises steps S30 to S37 similar, respectively, to steps S20 to S27 which have just been described.
  • step S30 the stack of layers 22R, 21R, 23R, which, after etching, will form the conversion layer 20R, is produced on a third substrate 400, formed here in gallium arsenide GaAs.
  • the stack of layers 22R, 21R, 23R is transferred and fixed (for example by molecular adhesion) on the second contact surface 212, during step S32.
  • the figure 13 shows the pixel, during production, just after this transfer step.
  • the third substrate 400 can be removed by selective chemical attack, with sulfuric acid H 2 SO 4 , phosphoric acid H 3 PO 4 , or ammonia NH 3 (aq) . Indeed, these substances attack gallium arsenide AsGa more strongly than Indium Aluminum Phosphoride AlInGaP or Indium-Gallium Phosphoride InGaP.
  • Step S35 for producing the diffraction grating 30R can be performed, like step S25, by depositing a mask followed by lithography of the DUV type, or by reactive ionic etching RIE.
  • step S36 of side etching the layers 22R, 21R, 23R, and the step S37 of encapsulating the conversion layer 20R are identical, respectively, to the steps S26 and S27 described above.
  • the figure 14 shows pixel 100, during manufacture, just after step S3.
  • the step S4 for producing the side reflectors 40R, 40G, 40B comprises a step S40 for opening the trenches which, in the conversion stack 90, delimit the different emission devices 1R, 1G, 1B. These trenches can be performed by deep RIE reactive ion etching. Each trench is aligned here with one of the contact recovery elements 17.
  • the method then comprises a step S41 of depositing metal in the trenches, for example by electrochemical deposition ECD (standing for “electrochemical deposition”), followed by a step of planarization, for example by CMP, in order to avoid any short circuit.
  • the method may then include a step of making the contacts Ch (contact pad common to the cathodes) and Cb (contact pad common to the anodes, in other variants), at the ends of the cathode and anode lines, typically at the ends of the cathode and anode lines. means of depositing a metal followed by etching.
  • the figure 1 shows the result obtained at the end of step S4.
  • This embodiment requires in particular to have both manufacturing means specific to nano-photonics (to produce quantum wells and photonic crystals), and manufacturing means specific to microelectronics on silicon, in particular to produce the ECD electrochemical deposition.
  • the method of manufacturing the pixel could also include steps of making the first and second multilayer reflective filters 35R, 36R which, optionally, enclose the active part of the conversion layer 20R 'of the second device. 1R 'of emission and / or of the third emission device.
  • the multilayer reflective filters 35R, 36R of the second device 1R ′ can be produced during the manufacture, on the third substrate 400, of the stack of layers 22R, 21R, 23R (therefore during step S30, before step S31 of transfer and removal of the third substrate 400).
  • the second filter 36R is produced by deposition on the third substrate 400, before the production of the stack of layers 22R, 21R, 23R.
  • the first filter 35R is produced by deposition on the layer 22R, once this has been produced.
  • the set of filters 35R and 36R, and the stack of layers 22R, 21R, 23R sandwiched between these filters is then transferred as a block onto the second contact surface 212.
  • these filters can be produced during the manufacture, on the second substrate 300, of the stack of layers 22G, 21G, 23G (therefore during step S20, before step S21).
  • the first and second reflecting filters 35R, 36R could nevertheless be produced, by deposition, directly above the LED 10R, rather than being produced on the third substrate 400, then transferred.
  • the first filter 35R would be manufactured by making deposits on the second contact surface 221, before the stack of layers 22R, 21R, 23R is transferred to this filter 35R.
  • the second filter would then be produced, by deposition on the layer 23R, just after the transfer and removal step S31, and before the shaping and encapsulation step S24 of the conversion layer 20R ′.
  • first and second reflecting filters of the third device could be produced, by deposition, directly above the LED 10G, rather than being produced on the second substrate and then transferred.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a light emitting device, such as the second device 1R, 1R 'or the third device 1G, considered alone, as such.
  • a light emitting device such as the second device 1R, 1R 'or the third device 1G
  • Such a device could be manufactured, as explained above, by transfer to a first substrate, a stack comprising the conversion quantum wells, a stack produced beforehand on another substrate.

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Abstract

Un aspect de l'invention concerne un dispositif (1R) optoélectronique d'émission de lumière comprenant :- une diode électroluminescente (10R) configurée pour émettre un premier rayonnement,- une couche de conversion (20R) qui comprend au moins un puit quantique (21R) planaire configuré pour convertir le premier rayonnement en un deuxième rayonnement par photoluminescence, un réseau d'extraction (30R) du deuxième rayonnement étant gravé sur une face supérieure (25R) de cette couche, et- un réflecteur (40R) latéral ayant une surface réfléchissante (41R) qui s'étend en face d'une partie au moins d'une surface latérale (24R) de la couche de conversion.L'invention concerne aussi un pixel (100) en couleurs comprenant différents dispositifs (1R, 1B) de ce type, un afficheur comprenant une matrice de tels pixels, et des procédés de fabrication associés.One aspect of the invention relates to an optoelectronic light-emitting device (1R) comprising:- a light-emitting diode (10R) configured to emit a first radiation,- a conversion layer (20R) which comprises at least one quantum well ( 21R) planar configured to convert the first radiation into a second radiation by photoluminescence, an extraction network (30R) of the second radiation being etched on an upper face (25R) of this layer, and- a lateral reflector (40R) having a reflective surface (41R) which extends in front of at least part of a side surface (24R) of the conversion layer.The invention also relates to a color pixel (100) comprising various devices (1R, 1B ) of this type, a display comprising a matrix of such pixels, and associated manufacturing methods.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTIONTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

La présente invention est relative à un dispositif optoélectronique d'émission de lumière, à un pixel comportant une pluralité de dispositifs optoélectroniques d'émission de lumière, à un afficheur comprenant une matrice de tels pixels, et à leurs procédés de fabrication.The present invention relates to an optoelectronic light emitting device, to a pixel comprising a plurality of optoelectronic light emitting devices, to a display comprising a matrix of such pixels, and to their manufacturing methods.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTIONTECHNOLOGICAL BACKGROUND OF THE INVENTION

D'une manière générale, un paramètre important pour les dispositifs d'affichage est d'avoir le « gamut » le plus grand possible. En synthèse des couleurs, qu'elle soit additive ou soustractive, le gamut ou gamme de couleurs est la partie de l'ensemble des couleurs qu'un certain type de matériel permet de reproduire. Par ailleurs, les dispositifs d'éclairage et d'affichage évoluent continuellement en augmentant les flux lumineux et la définition (c'est-à-dire la résolution) des surfaces émissives. Pour les écrans par exemple, cela se traduit par le passage des tubes cathodiques aux écrans à cristaux liquides et désormais aux écrans OLED (de l'anglais « Organic Light-Emitting Diode »). Pour l'éclairage, il s'agit par exemple du passage de l'ampoule à incandescence à la LED (de l'anglais « Light-Emitting Diode »).In general, an important parameter for display devices is to have the greatest possible “gamut”. In color synthesis, whether additive or subtractive, the gamut or range of colors is the part of the set of colors that a certain type of material can reproduce. In addition, lighting and display devices are continually evolving by increasing the luminous flux and the definition (that is to say the resolution) of the emissive surfaces. For screens, for example, this is reflected in the transition from cathode ray tubes to liquid crystal screens and now to OLED (standing for “Organic Light-Emitting Diode”) screens. For lighting, this is for example the switch from the incandescent bulb to the LED (standing for “Light-Emitting Diode”).

L'utilisation d'une matrice de LEDs à des fins d'affichage ou d'éclairage (par exemple pour les phares, dans l'industrie automobile) requiert d'adapter la technologie des LEDs à semiconducteurs, par exemple en nitrure de gallium GaN, à une émission matricielle pixellisée. La technologie des semiconducteurs permet en effet la fabrication de matrices avec des pixels allant d'un micromètre à quelques dizaines de micromètres. Mais les LEDs au nitrure de gallium GaN émettent principalement de la lumière bleue, dans une gamme de longueurs d'onde situées autour de 460 nm.The use of a matrix of LEDs for display or lighting purposes (for example for headlights, in the automotive industry) requires adaptation of the technology of semiconductor LEDs, for example in gallium nitride GaN , to a rasterized matrix emission. Semiconductor technology makes it possible to manufacture matrices with pixels ranging from a micrometer to a few tens of micrometers. But GaN gallium nitride LEDs mainly emit blue light, in a wavelength range around 460 nm.

Pour obtenir d'autres couleurs, il faut réaliser une opération de conversion de lumière à l'échelle du pixel. Comme la lumière bleue est la plus énergétique du spectre visible, elle peut être convertie par photoluminescence en une lumière verte ou rouge moins énergétique. La photoluminescence est un processus par lequel une substance s'excite en absorbant des photons, puis se désexcite en réémettant des photons de plus faible énergie. La photoluminescence recouvre deux formes : fluorescence et phosphorescence. La fluorescence est une photoluminescence rapide tandis que la phosphorescence est une photoluminescence lente : c'est la fluorescence qui convient aux applications d'affichage et d'éclairage.To obtain other colors, a pixel-scale light conversion operation must be performed. Since blue light is the most energetic of the visible spectrum, it can be converted by photoluminescence into less energetic green or red light. Photoluminescence is a process by which a substance becomes excited by absorbing photons and then de-excited by re-emitting lower energy photons. Photoluminescence covers two forms: fluorescence and phosphorescence. Fluorescence is rapid photoluminescence while phosphorescence is slow photoluminescence: it is fluorescence that is suitable for display and lighting applications.

La fluorescence peut être obtenue au moyen de fluorophores, se présentant par exemple sous forme de poudres associées à une matrice polymère.Fluorescence can be obtained by means of fluorophores, for example in the form of powders associated with a polymer matrix.

Pour pouvoir être confinés dans des pixels de quelques microns, ces fluorophores doivent être de dimensions submicroniques. Les matériaux actuellement disponibles sont des boîtes quantiques 3D (« quantum dots » en anglais) de semi-conducteurs tels que le séléniure de cadmium CdSe, le phosphure d'indium InP ou le sulfure d'argent et d'indium AgInS2, ou des nanophosphores d'oxyde, tel que du YAG:Ce (grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au cérium), de sulfure ou de fluorure.To be able to be confined in pixels of a few microns, these fluorophores must be of submicron size. The materials currently available are 3D quantum dots ("quantum dots" in English) of semiconductors such as cadmium selenide CdSe, indium phosphide InP or silver and indium sulfide AgInS2, or nanophosphors. oxide, such as YAG: Ce (cerium-doped yttrium aluminum garnet), sulfide or fluoride.

Par ailleurs, une contrainte de la photo-conversion appliquée à des micro-pixels est l'épaisseur supplémentaire qu'elle requiert, qui pour des raisons techniques, de facteur de forme notamment, doit rester de l'ordre de la taille des pixels : pour des pixels de 3 µm par exemple, l'épaisseur de conversion doit rester de l'ordre de 3 µm maximum ; ou de 10 µm maximum pour des pixels de 10 µm. Indépendamment de la taille des pixels, le tableau 1 ci-dessous montre l'épaisseur de conversion requise pour absorber la lumière bleue à 460 nm, respectivement pour une boîte quantique 3D de phosphure d'indium InP ou de séléniure de cadmium CdSe ou pour un nanophosphore LuAG:Ce (grenat d'aluminium de Lutetium dopé au cérium), et pour différents taux de charge volumique en fluorophore dans le composite. Le tableau 2 ci-dessous montre quant à lui le pourcentage d'absorption atteint pour les différents fluorophores et taux de charge du tableau 1. Tableau 1 InP CdSe LuAG:Ce Taux de charge volumique (%) 10 8 µm 5 µm 150 µm 20 3 µm 2.5 µm 90 µm 30 1.2 µm 1.2 µm 50 µm Tableau 2 InP CdSe LuAG:Ce Taux de charge volumique (%) 10 96 94 94 20 98 96 95 30 99 97 95 In addition, a constraint of photo-conversion applied to micropixels is the additional thickness that it requires, which for technical reasons, particularly of form factor, must remain of the order of the size of the pixels: for pixels of 3 μm for example, the conversion thickness must remain of the order of 3 μm maximum; or 10 µm maximum for 10 µm pixels. Regardless of the pixel size, Table 1 below shows the conversion thickness required to absorb blue light at 460 nm, respectively for a 3D quantum dot of indium phosphide InP or cadmium selenide CdSe or for a LuAG nanophosphorus: Ce (Lutetium aluminum garnet doped with cerium), and for different levels of fluorophore volume load in the composite. Table 2 below shows the percentage of absorption achieved for the different fluorophores and loading rate of Table 1. Table 1 InP CdSe LuAG: This Volume load rate (%) 10 8 µm 5 µm 150 µm 20 3 µm 2.5 µm 90 µm 30 1.2 µm 1.2 µm 50 µm Table 2 InP CdSe LuAG: This Volume load rate (%) 10 96 94 94 20 98 96 95 30 99 97 95

D'une manière générale, les nanophosphores comme le LuAG:Ce requièrent une épaisseur de conversion de plusieurs dizaines de microns pour absorber le bleu en totalité ou quasi-totalité, ce qui n'est pas compatible avec des tailles de pixels inférieures à 10 µm.In general, nanophosphors like LuAG: Ce require a conversion thickness of several tens of microns to absorb all or almost all of the blue, which is not compatible with pixel sizes less than 10 µm .

Les boites quantiques 3D paraissent donc plus prometteuses que les nanosphores, puisque l'épaisseur requise pour une conversion efficace est nettement plus petite que dans le cas de nanosphores.3D quantum dots therefore seem more promising than nanospores, since the thickness required for efficient conversion is much smaller than in the case of nanospores.

L'article « Monolithic red/green/blue micro-LEDs with HBR and DBR structures », de Guan-Syun Chen et al., IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 30, No. 3, 1er février 2018 , décrit d'ailleurs un pixel comportant trois diodes électroluminescentes au nitrure de gallium : une première sans couche de conversion pour l'émission de lumière bleue, une deuxième avec couche de conversion pour l'émission de lumière rouge et une troisième avec couche de conversion pour l'émission de lumière verte. Les fluorophores utilisés sont des boîtes quantiques 3D. Les trois diodes sont séparées les unes des autres au niveau de leur couche active, et au niveau de leur couche de conversion le cas échéant, par une couche absorbant le rayonnement lumineux, afin de limiter la diaphonie (« crosstalk » en anglais) pour améliorer la pureté et le contraste des couleurs. Un miroir de Bragg inférieur, agencé sous le substrat, est configuré pour réfléchir les trois couleurs. Un miroir de Bragg supérieur est agencé sur les couches de conversion des deuxième et troisième diodes afin de bloquer la lumière bleue. The article "Monolithic red / green / blue micro-LEDs with HBR and DBR structures", by Guan-Syun Chen et al., IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 30, No. 3, February 1, 2018 , moreover describes a pixel comprising three gallium nitride light-emitting diodes: a first without conversion layer for the emission of blue light, a second with a conversion layer for the emission of red light and a third with a conversion layer for green light emission. The fluorophores used are 3D quantum dots. The three diodes are separated from each other at their active layer, and at their conversion layer where appropriate, by a layer absorbing light radiation, in order to limit crosstalk to improve the purity and contrast of colors. A lower Bragg mirror, arranged below the substrate, is configured to reflect all three colors. An upper Bragg mirror is arranged on the converting layers of the second and third diodes to block blue light.

Les boîtes quantiques 3D, telles que celles employées dans l'article en question souffrent d'un manque de stabilité notable lorsqu'elles sont soumises à un flux de lumière ou de chaleur, ce qui est le cas dans les dispositifs d'affichage ou d'éclairage. Des solutions d'encapsulation existent mais qui ne permettent qu'une faible luminosité et une faible résolution.3D quantum dots, such as those employed in the article in question, suffer from a noticeable lack of stability when subjected to a flow of light or heat, which is the case in display devices or lighting. Encapsulation solutions exist but which only allow low light and low resolution.

Dans ce contexte, il existe donc un besoin d'un dispositif optoélectronique, robuste, capable d'émettre un rayonnement lumineux ayant une couleur différente du bleu de manière stable et avec une bonne efficacité, et cela même si le dispositif est de dimensions microniques. Il existe également un besoin d'un pixel comportant plusieurs tels dispositifs optoélectroniques, émettant des rayonnements ayant des couleurs différentes et saturées, pour permettre un affichage en couleurs.In this context, there is therefore a need for an optoelectronic device, robust, capable of emitting light radiation having a color different from blue in a stable manner and with good efficiency, and this even if the device is of micron size. There is also a need for a pixel comprising several such optoelectronic devices, emitting radiations having different and saturated colors, to allow display in color.

RESUME DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

Pour résoudre au moins en partie les problèmes mentionnées ci-dessus, on propose un dispositif optoélectronique d'émission de lumière comprenant :

  • une diode électroluminescente configurée pour émettre un premier rayonnement, et
  • une couche de conversion qui s'étend au-dessus de la diode électroluminescente et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un deuxième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion étant délimitée latéralement par une surface latérale, et dans lequel :
  • la couche de conversion comprend au moins un puit quantique planaire configuré pour émettre le deuxième rayonnement,
  • un réseau de diffraction, configuré pour extraire une partie au moins du deuxième rayonnement de la couche de conversion, le réseau de diffraction étant gravé sur une face supérieure de la couche de conversion, et
  • un réflecteur latéral ayant une surface réfléchissante qui s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion, en face d'une partie au moins de la surface latérale de la couche de conversion ;
  • la surface réfléchissante du réflecteur et la surface latérale de la couche de conversion étant séparées l'une de l'autre par un matériau ayant un indice optique n2, et dans lequel une distance séparant la surface réfléchissante du réflecteur de la surface latérale de la couche de conversion est comprise entre λ/(n2×40) et λ/(n2×2) où λ est la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement.
To solve at least in part the problems mentioned above, there is proposed an optoelectronic light emitting device comprising:
  • a light emitting diode configured to emit a first radiation, and
  • a conversion layer which extends above the light emitting diode and which is configured to convert at least a part of the first radiation to a second radiation, by photoluminescence, the conversion layer being delimited laterally by a side surface, and in which :
  • the conversion layer comprises at least one planar quantum well configured to emit the second radiation,
  • a diffraction grating, configured to extract at least part of the second radiation from the conversion layer, the diffraction grating being etched on an upper face of the conversion layer, and
  • a side reflector having a reflecting surface which extends transversely of the conversion layer, facing at least part of the side surface of the conversion layer;
  • the reflecting surface of the reflector and the side surface of the conversion layer being separated from each other by a material having an optical index n 2 , and in which a distance separating the reflecting surface of the reflector from the side surface of the conversion layer is included between λ / (n 2 × 40) and λ / (n 2 × 2) where λ is the average wavelength of the second radiation.

Convertir le premier rayonnement par photoluminescence grâce à un puit quantique planaire permet de résoudre les problèmes d'épaisseur d'absorption mentionnés plus haut, rencontrés avec des nanophosphores.Converting the first radiation by photoluminescence using a planar quantum well makes it possible to solve the absorption thickness problems mentioned above, encountered with nanophosphors.

En effet, une épaisseur de la couche de conversion comprise typiquement entre 0,1 et 1 micron s'avère en général suffisante pour absorber la majeure partie du premier rayonnement dans la couche de conversion (en semi-conducteur), et permettre ainsi l'émission du deuxième rayonnement, par recombinaison radiative dans le puit quantique. A titre d'exemple, dans le cas où le premier rayonnement a un spectre situé principalement dans le bleu, par exemple dans une gamme de longueurs d'onde comprise entre 430 et 490 nanomètres, et où le deuxième rayonnement a un spectre situé principalement dans le rouge, par exemple dans une gamme de longueurs d'ondes située entre 600 et 700 nanomètres, pour une couche de conversion à puit quantique planaire de type AlInGaP/InGaP (Phosphorure d'Aluminium d'Indium et de Galium / Phosphorure d'Indium-Gallium), une épaisseur comprise entre 0,2 et 0,5 micron permet d'absorber la majeure partie du premier rayonnement.Indeed, a thickness of the conversion layer typically between 0.1 and 1 micron is generally sufficient to absorb the major part of the first radiation in the conversion layer (in semiconductor), and thus allow the emission of the second radiation, by radiative recombination in the quantum well. By way of example, in the case where the first radiation has a spectrum located mainly in the blue, for example in a range of wavelengths between 430 and 490 nanometers, and where the second radiation has a spectrum located mainly in red, for example in a wavelength range between 600 and 700 nanometers, for a planar quantum well conversion layer of the AlInGaP / InGaP type (Indium and Galium Aluminum Phosphoride / Indium Phosphoride -Gallium), a thickness between 0.2 and 0.5 microns absorbs most of the first radiation.

Par ailleurs, les structures à puit quantique planaire ne souffrent pas du manque de stabilité des boites quantiques 3D. De telles structures à puit quantique planaire ont en effet une très bonne résistance au flux et en température car elles sont généralement réalisées par épitaxie à haute température.In addition, planar quantum well structures do not suffer from the lack of stability of 3D quantum dots. Such planar quantum well structures indeed have very good resistance to flow and to temperature because they are generally produced by high temperature epitaxy.

En revanche, en l'absence de dispositions particulières, la puissance lumineuse émise finalement par une couche de conversion à puit quantique planaire peut s'avérer relativement faible, une partie importante du deuxième rayonnement restant en quelque sorte piégée dans cette couche, par réflexion totale interne, du fait de la valeur élevée de l'indice optique des matériaux formant cette couche (généralement de l'ordre de 3 ou plus).On the other hand, in the absence of special arrangements, the light power finally emitted by a conversion layer with a planar quantum well can turn out to be relatively low, a large part of the second radiation remaining in a way trapped in this layer, by total reflection. internal, due to the high value of the optical index of the materials forming this layer (generally of the order of 3 or more).

Le réseau de diffraction mentionné ci-dessus, qui forme un cristal photonique uni ou bi-dimensionnel, permet à une partie plus importante du deuxième rayonnement de sortir de la couche de conversion, pour se propager ensuite jusqu'à l'extérieur du dispositif. En d'autres termes, ce réseau améliore l'efficacité d'extraction du deuxième rayonnement. Il permet en outre d'imposer une direction de propagation et/ou un profil d'intensité donné et/ou une polarisation donnée au rayonnement issu finalement du dispositif optoélectronique, afin de l'adapter aux applications visées.The diffraction grating mentioned above, which forms a one-dimensional or two-dimensional photonic crystal, allows a larger part of the second radiation to exit the conversion layer, to then propagate to the exterior of the device. In other words, this network improves the extraction efficiency of the second radiation. It also makes it possible to impose a direction of propagation and / or a given intensity profile and / or a given polarization on the radiation finally coming from the optoelectronic device, in order to adapt it to the targeted applications.

Le réflecteur latéral coopère avec le réseau de diffraction pour améliorer encore l'efficacité avec laquelle le deuxième rayonnement est extrait de la couche de conversion. En effet, une partie du deuxième rayonnement, qui se propage dans la couche de conversion parallèlement à sa face supérieure, sous la forme d'un mode de propagation guidé, finit par sortir de la couche de conversion au niveau de la surface latérale qui délimite latéralement cette couche. Mais le réflecteur renvoie alors cette partie du deuxième rayonnement vers la couche de conversion, où elle peut à nouveau se propager, parallèlement à la face supérieure de la couche. Le réflecteur permet donc d'augmenter la longueur sur laquelle ce mode de propagation interagit avec le réseau de diffraction, améliorant ainsi l'efficacité d'extraction du deuxième rayonnement.The side reflector cooperates with the diffraction grating to further improve the efficiency with which the second radiation is extracted from the conversion layer. Indeed, part of the second radiation, which propagates in the conversion layer parallel to its upper face, in the form of a guided propagation mode, ends up leaving the conversion layer at the level of the lateral surface which delimits laterally this layer. But the reflector then returns this part of the second radiation to the conversion layer, where it can propagate again, parallel to the upper face of the layer. The reflector therefore makes it possible to increase the length over which this propagation mode interacts with the diffraction grating, thus improving the efficiency of extracting the second radiation.

D'un point de vue optique, le réflecteur latéral permet ainsi, en quelque sorte, de démultiplier le réseau de diffraction et de lui donner une longueur effective supérieure à sa longueur géométrique réelle. Grâce à ce réflecteur, l'efficacité d'extraction du réseau est la même, ou presque la même que celle d'un réseau de diffraction «effectif» qui aurait une extension latérale plus grande que celle du réseau de diffraction gravé sur la couche de conversion (typiquement au moins deux fois plus grande en prenant en compte un miroir latéral avec une réflectivité dégradée, mais cette diffraction «effective» peu tendre vers l'infini avec un miroir latéral idéal avec une réflectivité proche de 100%).From an optical point of view, the side reflector thus makes it possible, in a way, to multiply the diffraction grating and to give it an effective length greater than its real geometric length. Thanks to this reflector, the extraction efficiency of the grating is the same, or almost the same as that of an “effective” diffraction grating which would have a greater lateral extension than that of the diffraction grating etched on the layer of. conversion (typically at least twice as large taking into account a side mirror with degraded reflectivity, but this “effective” diffraction may tend towards infinity with an ideal side mirror with reflectivity close to 100%).

Cela s'avère particulièrement intéressant lorsque le dispositif d'émission de lumière a des dimensions latérales microniques, par exemple de l'ordre d'une dizaine de microns. En effet, le réseau de diffraction gravé sur la face supérieure de la couche de conversion ne comporte alors qu'un nombre limité de motifs répétés périodiquement, par exemple une dizaine de motifs dans le cas d'un réseau 1D, ce qui conduit à une efficacité d'extraction limitée. En outre, lorsque le dispositif a des dimensions latérales microniques, l'épaisseur des différentes couches du dispositif est également réduite (le dispositif ayant alors aussi une épaisseur micronique), si bien qu'une gravure d'un réseau de profondeur importante n'est généralement pas possible, ou pas souhaitable. Cette profondeur de gravure réduite tend elle aussi à limiter l'efficacité d'extraction.This is particularly advantageous when the light emitting device has micron lateral dimensions, for example of the order of ten microns. In fact, the diffraction grating etched on the upper face of the conversion layer then only comprises a limited number of patterns repeated periodically, for example around ten patterns in the case of a 1D grating, which leads to a limited extraction efficiency. In addition, when the device has micron lateral dimensions, the thickness of the different layers of the device is also reduced (the device then also having a micron thickness), so that an etching of a grating of great depth is not necessary. usually not possible, or not desirable. This reduced etching depth also tends to limit the extraction efficiency.

Des résultats de simulation numérique montrent d'ailleurs que pour un dispositif d'émission dépourvu du réflecteur latéral, un réseau de diffraction de 50 à 80 microns de long, voire plus, est nécessaire pour extraire la majeure partie du deuxième rayonnement.Numerical simulation results show moreover that for an emission device without the side reflector, a diffraction grating 50 to 80 microns long, or even more, is necessary to extract the major part of the second radiation.

Et à titre d'exemple, pour un réseau 1D de 6 microns de côté comprenant seulement 7 répétitions du motif du réseau, configuré pour extraire un rayonnement dont la longueur d'onde moyenne est de 640 nanomètres (longueur d'onde dans le vide), ces simulations numériques montrent que l'efficacité d'extraction en champ lointain est seulement de 15% environ, en l'absence du réflecteur latéral. Alors qu'en présence du réflecteur latéral, dans le cas où le réflecteur s'étend tout autour du réseau, ce même réseau (de 6 microns de côté) permet d'obtenir une efficacité d'extraction en champ lointain de 80%.And as an example, for a 1D grating with 6 microns per side comprising only 7 repetitions of the grating pattern, configured to extract radiation with an average wavelength of 640 nanometers (wavelength in vacuum) , these numerical simulations show that the far-field extraction efficiency is only about 15%, in the absence of the side reflector. Whereas in the presence of the side reflector, in the case where the reflector extends all around the network, this same network (6 microns per side) makes it possible to obtain an extraction efficiency in the far field of 80%.

Par ailleurs, écarter un la couche de conversion de la surface réfléchissante permet avantageusement d'éviter un couplage plasmonique vers le métal du réflecteur, lorsque cette surface réfléchissante est métallique (couplage qui causerait des pertes de puissance).Moreover, removing a conversion layer from the reflecting surface advantageously makes it possible to avoid plasmonic coupling to the metal of the reflector, when this reflecting surface is metallic (coupling which would cause power losses).

Le fait que la distance entre la couche de conversion et la surface réfléchissante soit inférieure à λ/(n2×2), permet par ailleurs, d'un point de vue optique, d'éviter une trop grande discontinuité entre le réseau lui-même et son image par la surface réfléchissante. En d'autres termes, cela permet d'obtenir un réseau optique effectif proche d'un réseau de pas régulier, sans discontinuité entre le réseau réel et sa ou ses différentes réplications par la surface réfléchissante. Cela est intéressant, car l'efficacité d'extraction d'un réseau «effectif» étendu et régulier est meilleure que celle d'un réseau effectif étendu, mais avec des discontinuités entre chaque réplication du réseau initial.The fact that the distance between the conversion layer and the reflecting surface is less than λ / (n 2 × 2), moreover, from an optical point of view, avoids too great a discontinuity between the grating itself. same and its image by the reflective surface. In other words, this makes it possible to obtain an effective optical grating close to a grating of regular pitch, without discontinuity between the real grating and its different replication (s) via the reflecting surface. This is interesting because the extraction efficiency of a large and regular "effective" network is better than that of a large effective network, but with discontinuities between each replication of the initial network.

On peut prévoir que la surface réfléchissante du réflecteur s'étende autour de la couche de conversion, sur la majeure partie du pourtour de la couche de conversion, voire sur la totalité du pourtour de la couche de conversion. La surface réfléchissante s'étend alors non seulement en face d'une partie de la surface latérale de la couche de conversion, mais tout autour de cette surface latérale, ou quasiment tout autour de celle-ci. Le pourtour de la couche de conversion désigne une ligne qui entoure cette couche de conversion latéralement, en la bordant. En d'autres termes, il s'agit du périmètre de cette couche. Le fait que la surface réfléchissante du réflecteur s'étende autour de la couche de conversion sur la majeure partie du pourtour de cette couche signifie que la surface réfléchissante du réflecteur s'étend en vis-à-vis d'une ou plusieurs parties de la surface latérale de la couche de conversion, cette ou ces parties s'étendant, autour de la couche de conversion, sur une longueur totale (longueur qui est éventuellement une longueur cumulée) supérieure à la moitié de la longueur dudit pourtour (c'est-à-dire sur une longueur totale qui représente la majeure partie de la longueur dudit pourtour). A titre d'exemple, si la couche de conversion a une section carrée de côté c, son pourtour a une longueur égale à 4c, et la surface réfléchissante du réflecteur s'étend alors en vis-à-vis d'une ou plusieurs parties de la surface latérale de cette couche qui occupent, autour de cette couche, une longueur supérieure à 2c.Provision can be made for the reflecting surface of the reflector to extend around the conversion layer, over most of the periphery of the conversion layer, or even over the entire periphery of the conversion layer. The reflecting surface then extends not only in front of a part of the lateral surface of the conversion layer, but all around this lateral surface, or almost all around it. The outline of the conversion layer designates a line that surrounds this conversion layer laterally, bordering it. In other words, it is the perimeter of this layer. The fact that the reflective surface of the reflector extends around the conversion layer over most of the periphery of this layer means that the reflective surface of the reflector extends opposite one or more parts of the conversion layer. lateral surface of the conversion layer, this part or these parts extending, around the conversion layer, over a total length (length which is possibly a cumulative length) greater than half of the length of said periphery (that is, that is to say over a total length which represents the major part of the length of said periphery). By way of example, if the conversion layer has a square section on side c, its periphery has a length equal to 4c, and the reflecting surface of the reflector then extends opposite one or more parts. of the lateral surface of this layer which occupy, around this layer, a length greater than 2c.

Cette disposition permet d'augmenter encore les dimensions «effectives» du réseau de diffraction, en permettant au deuxième rayonnement d'effectuer plusieurs aller et retour dans la couche de conversion puisque le réflecteur confine alors le deuxième rayonnement latéralement en le maintenant en quelque sorte dans la couche de conversion.This arrangement makes it possible to further increase the “effective” dimensions of the diffraction grating, by allowing the second radiation to make several round trips in the conversion layer since the reflector then confines the second radiation laterally while keeping it in a way in the same way. the conversion layer.

On peut d'ailleurs prévoir aussi que la surface réfléchissante du réflecteur comprenne au moins une première face réfléchissante et une deuxième face réfléchissante, chaque face réfléchissante s'étendant transversalement par rapport à la couche de conversion, face à une partie de la surface latérale de la couche de conversion, la deuxième face réfléchissante étant située à l'opposé de la première face réfléchissante par rapport à la couche de conversion, les première et deuxième faces réfléchissantes étant sensiblement parallèles entre elles.Provision can also be made for the reflecting surface of the reflector to include at least a first reflecting face and a second reflecting face, each reflecting face extending transversely with respect to the conversion layer, facing part of the lateral surface of the conversion layer, the second reflective face being located opposite the first reflective face with respect to the conversion layer, the first and second reflective faces being substantially parallel to each other.

Cette disposition permet simplement, par réflexions successives sur les faces réfléchissantes en question, de faire faire un grand nombre d'aller-retours, dans la couche de conversion, au deuxième rayonnement. Cette disposition permet donc d'obtenir simplement une longueur effective de réseau nettement plus grande que sa longueur géométrique «réelle» (non seulement deux fois plus grande, mais même 10, voire 20 fois plus grande, grâce à ce grand nombre d'aller-retour).This arrangement simply makes it possible, by successive reflections on the reflecting faces in question, to cause a large number of round trips, in the conversion layer, to the second radiation. This arrangement therefore makes it possible to simply obtain an effective length of the network which is clearly greater than its “real” geometric length (not only twice as large, but even 10, or even 20 times greater, thanks to this large number of go- return).

Outre les caractéristiques mentionnées ci-dessus, le dispositif optoélectronique qui vient d'être présenté peut comprendre une ou plusieurs caractéristiques complémentaires et non-limitatives suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables :

  • le réflecteur est formé, au moins superficiellement, d'un métal ;
  • la face supérieure de la couche de conversion s'étend sur une aire inférieure à 1000 microns carrés, voire inférieure à 100 microns carrés ou même inférieure à 10 microns carrés ;
  • la diode électroluminescente comprend une couche active d'où est émis le premier rayonnement et le dispositif comprend en outre un système de confinement latéral qui inclut ledit réflecteur latéral, qui s'étend axialement depuis la couche active jusqu'à la couche de conversion et qui est configuré pour confiner latéralement le premier rayonnement;
  • le dispositif comprend en outre un premier filtre réfléchissant multicouche qui s'étend entre la diode électroluminescente et le puit quantique planaire et qui est au moins partiellement réfléchissant pour le deuxième rayonnement ;
  • le dispositif comprend en outre un deuxième filtre réfléchissant multicouche qui s'étend au-dessus du puit quantique planaire et qui est au moins partiellement réfléchissant pour le premier rayonnement.
In addition to the characteristics mentioned above, the optoelectronic device which has just been presented may include one or more following additional and non-limiting characteristics, considered individually or in any technically conceivable combination:
  • the reflector is formed, at least superficially, of a metal;
  • the upper face of the conversion layer extends over an area of less than 1000 square microns, or even less than 100 square microns or even less than 10 square microns;
  • the light emitting diode comprises an active layer from which the first radiation is emitted and the device further comprises a lateral confinement system which includes said lateral reflector, which extends axially from the active layer to the conversion layer and which is configured to laterally confine the first radiation;
  • the device further comprises a first multilayer reflective filter which extends between the light emitting diode and the planar quantum well and which is at least partially reflective for the second radiation;
  • the device further comprises a second multilayer reflective filter which extends above the planar quantum well and which is at least partially reflective for the first radiation.

Un autre aspect de l'invention concerne un pixel comprenant :

  • un dispositif optoélectronique tel que décrit ci-dessus, et
  • un dispositif optoélectronique d'émission de lumière supplémentaire comprenant :
    • une diode électroluminescente supplémentaire, configurée pour émettre ledit premier rayonnement,
    • une couche de conversion supplémentaire qui s'étend au-dessus de la diode électroluminescente supplémentaire et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un troisième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion supplémentaire étant délimitée latéralement une surface latérale, la couche de conversion supplémentaire comprenant au moins un puit quantique planaire supplémentaire configuré pour émettre le troisième rayonnement, un réseau de diffraction supplémentaire, configuré pour extraire une partie au moins du troisième rayonnement de la couche de conversion supplémentaire, étant gravé sur une face supérieure de la couche de conversion supplémentaire, et
    • un réflecteur latéral supplémentaire ayant une surface réfléchissante dont une partie au moins s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion supplémentaire, face à la surface latérale de la couche de conversion supplémentaire.
Another aspect of the invention relates to a pixel comprising:
  • an optoelectronic device as described above, and
  • an additional optoelectronic light emitting device comprising:
    • an additional light emitting diode, configured to emit said first radiation,
    • an additional conversion layer which extends above the additional light emitting diode and which is configured to convert at least part of the first radiation to a third radiation, by photoluminescence, the additional conversion layer being delimited laterally a lateral surface, the additional conversion layer comprising at least one additional planar quantum well configured to emit the third radiation, an additional diffraction grating, configured to extract at least part of the third radiation from the additional conversion layer, being etched on an upper face of the additional conversion layer, and
    • an additional side reflector having a reflecting surface at least a part of which extends transversely to the additional conversion layer, facing the side surface of the additional conversion layer.

L'invention concerne aussi un pixel, tel que décrit ci-dessus, comprenant encore un autre dispositif optoélectronique d'émission de lumière qui comporte une autre diode électroluminescente configurée pour émettre ledit premier rayonnement et qui est :

  • soit dépourvu de couche de conversion,
  • soit muni d'une couche de conversion additionnelle, configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un quatrième rayonnement différent des deuxième et troisième rayonnements.
The invention also relates to a pixel, as described above, comprising yet another optoelectronic light emitting device which comprises another light emitting diode configured to emit said first radiation and which is:
  • either without a conversion layer,
  • or provided with an additional conversion layer, configured to convert at least part of the first radiation into a fourth radiation different from the second and third radiation.

L'invention concerne aussi un afficheur comprenant une matrice de pixels tels que décrits ci-dessus.The invention also relates to a display comprising a matrix of pixels as described above.

L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique d'émission de lumière, comprenant les étapes suivantes :

  • réalisation d'une diode électroluminescente configurée pour émettre un premier rayonnement ;
  • réalisation d'une couche de conversion, qui s'étend au-dessus de la diode électroluminescente et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un deuxième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion étant délimitée latéralement par une surface latérale ;
  • dans lequel l'étape de réalisation de la couche de conversion comprend une étape de réalisation d'un puit quantique planaire configuré pour émettre le deuxième rayonnement,
  • le procédé comprenant en outre les étape suivantes :
    • gravure d'un réseau de diffraction sur une face supérieure de la couche de conversion, le réseau de diffraction étant configuré pour extraire une partie au moins du deuxième rayonnement de la couche de conversion, et
    • réalisation d'un réflecteur latéral ayant une surface réfléchissante qui s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion, en face d'une partie au moins de la surface latérale de la couche de conversion, la surface réfléchissante du réflecteur et la surface latérale de la couche de conversion étant séparées l'une de l'autre par un matériau ayant un indice optique n2, et dans lequel une distance séparant la surface réfléchissante du réflecteur de la surface latérale de la couche de conversion est comprise entre λ/(n2×40) et λ/(n2×2) où λ est la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement.
The invention also relates to a method of manufacturing an optoelectronic light emitting device, comprising the following steps:
  • making a light emitting diode configured to emit a first radiation;
  • realization of a conversion layer, which extends above the light emitting diode and which is configured to convert at least part of the first radiation into a second radiation, by photoluminescence, the conversion layer being delimited laterally by a lateral surface;
  • wherein the step of producing the conversion layer comprises a step of producing a planar quantum well configured to emit the second radiation,
  • the method further comprising the following steps:
    • etching of a diffraction grating on an upper face of the conversion layer, the diffraction grating being configured to extract at least part of the second radiation from the conversion layer, and
    • providing a side reflector having a reflective surface which extends transversely to the conversion layer, facing at least part of the lateral surface of the conversion layer, the reflective surface of the reflector and the lateral surface of the conversion layer being separated from each other by a material having an optical index n 2 , and in which a distance separating the reflecting surface of the reflector from the side surface of the conversion layer is between λ / ( n 2 × 40) and λ / (n 2 × 2) where λ is the average wavelength of the second radiation.

Dans ce procédé, on peut prévoir que la diode électroluminescente soit réalisée sur un premier substrat, le procédé comprenant en outre une encapsulation de la diode électroluminescente et une planarisation d'une surface de contact située au-dessus de la diode électroluminescente, et que l'étape de réalisation de la couche de conversion comprenne les étapes suivantes :

  • sur un deuxième substrat, réalisation d'un empilement comprenant ledit puit quantique planaire,
  • placer ledit empilement sur ladite surface de contact, au contact de ladite surface de contact, et fixer ledit empilement à la surface de contact, et
  • retirer le deuxième substrat.
In this method, provision can be made for the light emitting diode to be produced on a first substrate, the method further comprising encapsulating the light emitting diode and planarizing a contact surface located above the light emitting diode, and that the he stage of producing the conversion layer comprises the following stages:
  • on a second substrate, production of a stack comprising said planar quantum well,
  • placing said stack on said contact surface, in contact with said contact surface, and fixing said stack to the contact surface, and
  • remove the second substrate.

Le procédé présenté ci-dessus peut en outre être réalisé de manière à ce que le dispositif produit comprenne une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles décrites plus haut, lors de la présentation du dispositif.The method presented above can also be carried out so that the device produced includes one or more of the optional features described above, when the device is presented.

L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un pixel, comprenant les étapes suivantes :

  • réalisation d'une première, deuxième et troisième diodes électroluminescentes, configurées chacune pour émettre un premier rayonnement,
  • réalisation d'une couche de conversion, qui s'étend au-dessus de la troisième diode électroluminescente et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un troisième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion étant délimitée latéralement par une surface latérale, ladite étape de réalisation comprenant :
    • une étape de réalisation d'au moins un puit quantique planaire configuré pour émettre le troisième rayonnement, et
    • une étape de gravure d'un réseau de diffraction sur une face supérieure de la couche de conversion, le réseau de diffraction étant configuré pour extraire une partie au moins du troisième rayonnement de la couche de conversion,
  • réalisation d'une couche de conversion, qui s'étend au-dessus de la deuxième diode électroluminescente et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un deuxième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion étant délimitée latéralement par une surface latérale, ladite étape de réalisation comprenant :
    • une étape de réalisation d'au moins un puit quantique planaire configuré pour émettre le deuxième rayonnement, et
    • une étape de gravure d'un réseau de diffraction sur une face supérieure de la couche de conversion, le réseau de diffraction étant configuré pour extraire une partie au moins du deuxième rayonnement de la couche de conversion,
    • pour chaque couche de conversion, réalisation d'un réflecteur latéral ayant une surface réfléchissante qui s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion considérée, en face d'une partie au moins de la surface latérale de cette couche de conversion, la surface réfléchissante du réflecteur et la surface latérale de la couche de conversion considérée étant séparées l'une de l'autre par un matériau ayant un indice optique n2, et dans lequel une distance séparant la surface réfléchissante du réflecteur de la surface latérale de la couche de conversion considérée est comprise entre λ/(n2×40) et λ/(n2×2) où λ est la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement, ou, respectivement du troisième rayonnement.
The invention also relates to a method of manufacturing a pixel, comprising the following steps:
  • production of a first, second and third light-emitting diodes, each configured to emit a first radiation,
  • realization of a conversion layer, which extends above the third light emitting diode and which is configured to convert at least part of the first radiation into a third radiation, by photoluminescence, the conversion layer being delimited laterally by a lateral surface, said production step comprising:
    • a step of producing at least one planar quantum well configured to emit the third radiation, and
    • a step of etching a diffraction grating on an upper face of the conversion layer, the diffraction grating being configured to extract at least part of the third radiation from the conversion layer,
  • realization of a conversion layer, which extends above the second light emitting diode and which is configured to convert at least part of the first radiation into a second radiation, by photoluminescence, the conversion layer being delimited laterally by a lateral surface, said production step comprising:
    • a step of producing at least one planar quantum well configured to emit the second radiation, and
    • a step of etching a diffraction grating on an upper face of the conversion layer, the diffraction grating being configured to extract at least part of the second radiation from the conversion layer,
    • for each conversion layer, production of a side reflector having a reflecting surface which extends transversely with respect to the conversion layer considered, facing at least part of the lateral surface of this conversion layer, the surface reflector of the reflector and the side surface of the conversion layer considered being separated from each other by a material having an optical index n 2 , and in which a distance separating the reflecting surface of the reflector from the side surface of the layer of conversion considered is between λ / (n 2 × 40) and λ / (n 2 × 2) where λ is the mean wavelength of the second radiation, or, respectively, of the third radiation.

L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent.The invention and its various applications will be better understood on reading the following description and on examining the accompanying figures.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.

  • La figure 1 représente schématiquement un pixel mettant en oeuvre les enseignements de l'invention, en coupe et vu de côté.
  • La figure 2 représente schématiquement l'un des dispositifs d'émission du pixel de la figure 1, vu de dessus.
  • La figure 3 représente schématiquement un réseau de diffraction du dispositif d'émission de la figure 2.
  • La figure 4 représente schématiquement la section d'un faisceau lumineux produit par le dispositif d'émission de la figure 2.
  • La figure 5 représente schématiquement la section d'un faisceau lumineux produit par le dispositif d'émission similaire au dispositif de la figure 2, mais muni d'un autre réseau de diffraction.
  • La figure 6 représente schématiquement un autre mode de réalisation du dispositif d'émission de la figure 2, vu de côté, en coupe.
  • La figure 7 représente schématiquement des étapes d'un procédé de fabrication du dispositif de la figure 1.
  • La figure 8 représente schématiquement plus en détail certaines étapes du procédé de la figure 7.
  • La figure 9 représente schématiquement et partiellement le pixel de la figure 1, à un stade intermédiaire de sa fabrication, en coupe et vu de côté.
  • La figure 10 représente schématiquement et partiellement le pixel de la figure 1, à un autre stade intermédiaire de sa fabrication, en coupe et vu de côté.
  • La figure 11 représente schématiquement et partiellement le pixel de la figure 1, à un autre stade, ultérieur, de sa fabrication, en coupe et vu de côté.
  • La figure 12 représente schématiquement le pixel de la figure 1, juste après une étape de réalisation d'une couche de conversion par photoluminescence, en coupe et vu de côté.
  • La figure 13 représente schématiquement le pixel de la figure 1, à un stade intermédiaire de sa fabrication, après le report d'un empilement destiné à réaliser une autre couche de conversion par photoluminescence.
  • La figure 14 représente schématiquement le pixel de la figure 1, juste après une étape de réalisation d'une autre couche de conversion, en coupe et vu de côté.
The figures are presented as an indication and in no way limit the invention.
  • The figure 1 schematically represents a pixel implementing the teachings of the invention, in section and seen from the side.
  • The figure 2 schematically represents one of the devices for emitting the pixel of the figure 1 , seen from above.
  • The figure 3 schematically represents a diffraction grating of the emission device of the figure 2 .
  • The figure 4 schematically represents the section of a light beam produced by the device for emitting the figure 2 .
  • The figure 5 schematically represents the section of a light beam produced by the emission device similar to the device of the figure 2 , but provided with another diffraction grating.
  • The figure 6 schematically shows another embodiment of the device for transmitting the figure 2 , seen from the side, in section.
  • The figure 7 schematically represents the steps of a manufacturing process of the device of the figure 1 .
  • The figure 8 schematically shows in more detail certain steps of the process of the figure 7 .
  • The figure 9 schematically and partially represents the pixel of the figure 1 , at an intermediate stage of its manufacture, in section and seen from the side.
  • The figure 10 schematically and partially represents the pixel of the figure 1 , at another intermediate stage of its manufacture, in section and seen from the side.
  • The figure 11 schematically and partially represents the pixel of the figure 1 , at another, later stage of its manufacture, in section and seen from the side.
  • The figure 12 schematically represents the pixel of the figure 1 , just after a step of producing a conversion layer by photoluminescence, in section and seen from the side.
  • The figure 13 schematically represents the pixel of the figure 1 , at an intermediate stage of its manufacture, after the transfer of a stack intended to produce another conversion layer by photoluminescence.
  • The figure 14 schematically represents the pixel of the figure 1 , just after a step of making another conversion layer, in section and seen from the side.

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

Dans le cadre du présent document, on emploie indifféremment les termes « diode électroluminescente », « DEL » et « LED » (de l'anglais « light-emitting diode »).In the context of this document, the terms “light-emitting diode”, “LED” and “LED” (standing for “light-emitting diode”) are used interchangeably.

L'invention concerne notamment un dispositif optoélectronique d'émission de lumière 1R, 1G comprenant (figure 1) :

  • une diode électroluminescente pompée électriquement, 10R, 10G, configurée pour émettre un premier rayonnement lumineux dont le spectre s'étend principalement dans une bande de longueurs d'onde donnée, par exemple entre 400 et 490 nanomètres, et qui a par exemple une couleur correspondant à un bleu, et
  • une couche de conversion 20R, 20G, qui s'étend au-dessus de la diode électroluminescente 10R, 10G et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement par photoluminescence, de manière à obtenir un autre rayonnement lumineux, ayant par exemple une couleur rouge ou verte.
The invention relates in particular to an optoelectronic light emitting device 1R, 1G comprising ( figure 1 ):
  • an electrically pumped light emitting diode, 10R, 10G, configured to emit a first light radiation whose spectrum extends mainly in a given wavelength band, for example between 400 and 490 nanometers, and which has for example a corresponding color to a blue, and
  • a conversion layer 20R, 20G, which extends above the light emitting diode 10R, 10G and which is configured to convert at least part of the first radiation by photoluminescence, from so as to obtain another light radiation, for example having a red or green color.

Un tel dispositif optoélectronique 10R, 10G trouve une application particulièrement intéressante dans la réalisation d'un pixel 100 «en couleurs», tel que celui représenté sur figure 1, capable d'émettre un rayonnement lumineux d'ensemble dont la couleur peut être ajustée électriquement.Such an optoelectronic device 10R, 10G finds a particularly advantageous application in the production of a pixel 100 “in color”, such as the one shown in figure 1 , capable of emitting an ensemble light radiation, the color of which can be adjusted electrically.

Pour réaliser un tel pixel 100, on peut par exemple regrouper :

  • un premier dispositif optoélectronique d'émission de lumière, 1B, comprenant une LED 10B pompée électriquement, configurée pour émettre le premier rayonnement lumineux mentionné ci-dessus (ce premier rayonnement ayant en l'occurrence une couleur correspondant à un bleu), le premier dispositif 1B étant dépourvu de couche de conversion,
  • un deuxième dispositif optoélectronique d'émission de lumière, 1R, tel que décrit plus haut, la couche de conversion 20R de ce dispositif 1R étant configurée pour émettre un deuxième rayonnement lumineux, par photoluminescence, le deuxième rayonnement lumineux ayant par exemple une couleur correspondant à un rouge et un spectre situé principalement entre 590 et 700 nanomètres, et
  • un troisième dispositif optoélectronique d'émission de lumière 1G, tel que décrit plus haut, la couche de conversion 20G de ce dispositif 1G étant configurée pour émettre un troisième rayonnement lumineux, par photoluminescence, le troisième rayonnement lumineux ayant par exemple une couleur correspondant à un vert et un spectre situé principalement entre 490 et 590 nanomètres.
To make such a pixel 100, we can for example group together:
  • a first optoelectronic light emitting device, 1B, comprising an electrically pumped LED 10B, configured to emit the first light radiation mentioned above (this first radiation having in this case a color corresponding to a blue), the first device 1B being devoid of conversion layer,
  • a second optoelectronic light emitting device, 1R, as described above, the conversion layer 20R of this device 1R being configured to emit a second light radiation, by photoluminescence, the second light radiation having for example a color corresponding to a red and a spectrum located mainly between 590 and 700 nanometers, and
  • a third optoelectronic light emitting device 1G, as described above, the conversion layer 20G of this device 1G being configured to emit a third light radiation, by photoluminescence, the third light radiation having for example a color corresponding to a green and a spectrum located mainly between 490 and 590 nanometers.

Un tel pixel en «couleurs», basé sur trois diodes électroluminescentes «bleues» 10B, 10R, 10G dont deux sont pourvues d'une couche de conversion 20R, 20G, est particulièrement intéressant car la fabrication de diodes électroluminescentes «bleues» est aujourd'hui bien maitrisée, et car leur efficacité lumineuse est élevée. En outre, dans cet arrangement, deux couches de conversion seulement sont nécessaires pour produire trois rayonnements ayant des couleurs distinctes, en l'occurrence un rouge, un vert et un bleu (ce qui permet, pour le rayonnement d'ensemble émis, qui correspond à la combinaison de ces trois rayonnements, d'obtenir une couleur ajustable dans une large gamme de couleurs).Such a pixel in "colors", based on three "blue" light-emitting diodes 10B, 10R, 10G, two of which are provided with a conversion layer 20R, 20G, is particularly interesting because the manufacture of "blue" light-emitting diodes is nowadays. hui well mastered, and because their luminous efficiency is high. In addition, in this arrangement, only two conversion layers are necessary to produce three radiations having distinct colors, in this case a red, a green and a blue (which allows, for the whole emitted radiation, which corresponds to the combination of these three radiations, to obtain an adjustable color in a wide range of colors).

En variante, les gammes de longueurs d'onde employées, et la structure du pixel pourrait toutefois être différentes de celles présentées ci-dessus.As a variant, the ranges of wavelengths employed, and the structure of the pixel could however be different from those presented above.

Par exemple, les LEDs pompées électriquement 10R, 10B et 10G pourraient être configurées de manière à ce que le premier rayonnement qu'elles émettent soit situé dans le proche ultraviolet (auquel cas le premier dispositif serait lui aussi pourvu d'une couche de conversion), au lieu d'être situé dans le visible. Ou encore, elles pourraient être configurées de manière à ce que la couleur du premier rayonnement corresponde à un violet au lieu de correspondre à un bleu.For example, the electrically pumped LEDs 10R, 10B and 10G could be configured so that the first radiation they emit is located in the near ultraviolet (in which case the first device would also be provided with a conversion layer). , instead of being located in the visible. Or, they could be configured so that the color of the first radiation is purple instead of blue.

Par ailleurs, le pixel pourrait comprendre un nombre de dispositifs élémentaires d'émission de lumière différent de trois. Il pourrait par exemple comprendre, en plus des trois dispositifs d'émission mentionnés ci-dessus, un quatrième dispositif d'émission configuré pour émettre dans le rouge, du même type que le deuxième dispositif 1R (le pixel comprenant alors deux dispositifs pour l'émission dans le rouge, un dispositif pour l'émission dans le bleu, et un dispositif pour l'émission dans le vert). Au contraire, le pixel pourrait comprendre seulement deux dispositifs d'émission de lumière, par exemple un pour l'émission dans le rouge et un pour l'émission dans le bleu. D'une manière générale, on peut prévoir un autre nombre de sous-pixels (par pixel) que ce qui a été indiqué ci-dessus, d'autres longueurs d'onde d'émission et/ou d'autres formes de réplication de sous-pixels au sein d'un même pixel. Un ensemble de sous-pixels forme un pixel qui peut être répliqué plusieurs fois pour former une matrice.Furthermore, the pixel could comprise a number of elementary light emitting devices other than three. It could for example comprise, in addition to the three transmitting devices mentioned above, a fourth transmitting device configured to transmit in the red, of the same type as the second device 1R (the pixel then comprising two devices for the emission in the red, a device for emission in the blue, and a device for emission in the green). On the contrary, the pixel could comprise only two light emitting devices, for example one for the emission in the red and one for the emission in the blue. In general, it is possible to provide a different number of sub-pixels (per pixel) than what has been indicated above, other emission wavelengths and / or other forms of replication of subpixels within a single pixel. A set of subpixels forms a pixel which can be replicated multiple times to form a matrix.

D'ailleurs, même si les dispositifs d'émission de lumière individuels 1R et 1G sont regroupés ici pour former des pixels 100 en couleurs, chacun de ces dispositifs d'émission 1R, 1G peut être considéré seul, et pourrait d'ailleurs être employé seul pour réaliser une source de lumière. Le pixel 100 lui aussi peut être considéré seul, et être employé seul pour réaliser une source de lumière en couleurs élémentaire (en d'autres termes, il n'est pas nécessairement intégré à une matrice de pixels).Moreover, even if the individual light emitting devices 1R and 1G are grouped together here to form pixels 100 in color, each of these emitting devices 1R, 1G can be considered alone, and could moreover be used. alone to achieve a light source. Pixel 100 can also be considered alone, and be used alone to produce an elementary color light source (in other words, it is not necessarily integrated into a matrix of pixels).

Un afficheur en couleurs, capable de générer, c'est-à-dire d'afficher une image en couleurs peut être réalisé en regroupant plusieurs pixels tels que celui, 100, présenté plus haut. Ces pixels 100 sont alors regroupés sous la forme d'une matrice de pixels.A color display capable of generating, that is to say of displaying a color image can be produced by grouping several pixels such as that, 100, presented above. These pixels 100 are then grouped together in the form of a matrix of pixels.

Un afficheur monochrome pourrait néanmoins être réalisé aussi, en regroupant sous la forme d'une matrice plusieurs dispositifs d'émission identiques, tels que le dispositif 1 R, ou tels que le dispositif 1G.A monochrome display could nevertheless also be produced, by grouping together in the form of a matrix several identical transmission devices, such as device 1 R, or such as device 1G.

La structure du pixel 100 est maintenant décrite plus en détail, en référence aux figures 1 à 6. Un procédé de fabrication d'un tel pixel, et, plus généralement, d'un afficheur comprenant une matrice de pixels 100 de ce type, sera présenté ensuite, en référence aux figures 7 à 14.The structure of pixel 100 is now described in more detail, with reference to figures 1 to 6 . A method of manufacturing such a pixel, and, more generally, a display comprising a matrix of pixels 100 of this type, will be presented next, with reference to figures 7 to 14 .

Le pixel 100, et plus généralement l'afficheur qui regroupe plusieurs pixels 100 de ce type, comprend un empilement de conversion 90, qui s'étend au-dessus des LEDs 10R, 10G, 10B pompées électriquement (au-dessus des LEDs «bleues»), et qui inclut les couches de conversion 20R, 20G mentionnées plus haut (figure 1). Cet empilement de conversion 90 a une structure remarquable, qui permet une conversion par photoluminescence particulièrement efficace (ici vers le vert, et vers le rouge).Pixel 100, and more generally the display which groups together several pixels 100 of this type, comprises a conversion stack 90, which extends above the electrically pumped LEDs 10R, 10G, 10B (above the "blue LEDs""), And which includes the 20R, 20G conversion layers mentioned above ( figure 1 ). This conversion stack 90 has a remarkable structure, which allows a particularly efficient conversion by photoluminescence (here towards green, and towards red).

La partie inférieure du pixel 100, qui comprend les LEDs 10R, 10G, 10B pompées électriquement (LEDs «bleues»), sera décrite dans un premier temps, et on décrira ensuite cet empilement de conversion 90 particulier.The lower part of pixel 100, which includes the electrically pumped LEDs 10R, 10G, 10B ("blue" LEDs), will be described first, and this particular conversion stack 90 will be described next.

Les première, deuxième et troisième LEDs 10B, 10R, 10G pompées électriquement sont ici identiques, ou tout au moins similaires entre elles. Elles sont agencées sur un empilement d'interconnexion 70, qui permet de les alimenter électriquement de manière sélective, c'est-à-dire indépendamment les unes des autres. L'empilement d'interconnexion est lui-même agencé sur un circuit intégré de contrôle 80.The first, second and third LEDs 10B, 10R, 10G electrically pumped are here identical, or at least similar to each other. They are arranged on an interconnection stack 70, which makes it possible to supply them with electricity selectively, that is to say independently of one another. The interconnection stack is itself arranged on an integrated control circuit 80.

Ici, chaque LED pompée électriquement 10B, 10R et 10G comporte une couche active 15 qui comprend un ou plusieurs puits quantiques planaires, pour l'émission du premier rayonnement.Here, each electrically pumped LED 10B, 10R and 10G comprises an active layer 15 which comprises one or more planar quantum wells, for the emission of the first radiation.

La couche active 15 peut, comme ici, être formée par un empilement comportant, dans cet ordre, depuis le haut vers le bas :

  • une couche 15a de nitrure de gallium dopé de type N,
  • une couche émissive 15b, qui comporte le ou les puits quantiques planaires mentionnés ci-dessus, et
  • une couche 15c de nitrure de gallium dopé de type P.
The active layer 15 can, as here, be formed by a stack comprising, in this order, from top to bottom:
  • a layer 15a of N-type doped gallium nitride,
  • an emissive layer 15b, which comprises the planar quantum well (s) mentioned above, and
  • a layer 15c of P-type doped gallium nitride.

Cet empilement est déposé sur une couche métallique de contact d'anode, 12. La couche métallique 12 s'étend donc sous la couche 15c de nitrure de gallium dopé de type P, en contact électrique avec celle-ci.This stack is deposited on a metallic anode contact layer, 12. The metallic layer 12 therefore extends under the layer 15c of P-type doped gallium nitride, in electrical contact therewith.

L'émission du premier rayonnement est obtenue en injectant un courant électrique dans la LED 10B, 10R, 10G, ce courant traversant alors la couche active 15 depuis la région d'anode de cette hétérojonction, formée par la couche 105c, jusqu'à sa région de cathode, formée par la couche 105a.The emission of the first radiation is obtained by injecting an electric current into the LED 10B, 10R, 10G, this current then passing through the active layer 15 from the anode region of this heterojunction, formed by the layer 105c, until its cathode region, formed by layer 105a.

L'expression «puit quantique planaire», ou plus simplement «puit quantique», désigne ici une structure comprenant:

  • une couche centrale, mince, formée d'un premier matériau semi-conducteur ayant une première bande interdite, et
  • deux couches barrières qui enserrent la couche centrale, chaque couche barrière étant formée d'un deuxième matériau semi-conducteur ayant une deuxième bande interdite plus large que la première bande interdite (les deux couches barrières pouvant éventuellement être formées respectivement de deux matériaux semi-conducteurs différents l'un de l'autre), ou, au lieu des deux couches barrières, d'un matériau semiconducteur massif qui enserre la couche centrale et qui a une bande interdite plus large que la première bande interdite.
The expression “planar quantum well”, or more simply “quantum well”, designates here a structure comprising:
  • a central, thin layer formed of a first semiconductor material having a first forbidden band, and
  • two barrier layers which enclose the central layer, each barrier layer being formed of a second semiconductor material having a second forbidden band wider than the first forbidden band (the two barrier layers possibly being formed respectively of two semiconductor materials different from each other), or, instead of the two barrier layers, of a solid semiconductor material which encloses the central layer and which has a wider forbidden band than the first forbidden band.

La couche centrale, mince, forme un puit de potentiel pour les électrons et/ou les trous (ce qui explique la dénomination de «puit quantique» donnée à cette structure). Ce puit est planaire en ce sens qu'il s'étend dans un plan, de manière bidimensionnelle, puisque la couche centrale est elle-même plane. La couche centrale, mince, a une épaisseur qui est comprise typiquement entre 3 et 15 nanomètres. Son épaisseur est nettement plus petite que ses dimensions latérales, parallèlement au plan de la couche (largeur et la longueur).The central thin layer forms a potential well for the electrons and / or the holes (which explains the name “quantum well” given to this structure). This well is planar in the sense that it extends in a plane, in a two-dimensional manner, since the central layer is itself flat. The central thin layer has a thickness which is typically between 3 and 15 nanometers. Its thickness is significantly smaller than its lateral dimensions, parallel to the plane of the layer (width and length).

Le ou les puits quantiques de la couche émissive 15b sont configurés de manière à émettre le premier rayonnement mentionné plus haut, c'est-à-dire, ici, de manière à émettre un rayonnement lumineux dont le spectre est contenu principalement dans la bande de longueurs d'onde qui s'étend de 400 nanomètres à 490 nanomètres. Ce sont plus précisément l'épaisseur de la couche centrale de chacun de ces puits et le premier matériau semi-conducteur qui forme cette couche centrale qui sont choisis de manière à ce que le premier rayonnement ait le spectre voulu. Pour obtenir comme ici une émission dans le bleu, on peut par exemple choisir, pour le premier matériau semiconducteur (couche centrale), du nitrure d'indium-gallium InGaN, le deuxième matériau semi-conducteur étant quant à lui du nitrure de gallium GaN.The quantum well (s) of the emissive layer 15b are configured so as to emit the first radiation mentioned above, that is to say, here, of so as to emit light radiation whose spectrum is contained mainly in the wavelength band which extends from 400 nanometers to 490 nanometers. It is more precisely the thickness of the central layer of each of these wells and the first semiconductor material which forms this central layer which are chosen so that the first radiation has the desired spectrum. To obtain, as here, an emission in the blue, one can for example choose, for the first semiconductor material (central layer), indium-gallium nitride InGaN, the second semiconductor material being for its part gallium nitride GaN .

Les matériaux semi-conducteurs choisis pourraient néanmoins être différents, en particulier si l'on cherche à émettre le premier rayonnement lumineux dans une gamme de longueurs d'onde différente de celle indiquée ci-dessus (différente de la gamme allant de 400 à 490 nm).The semiconductor materials chosen could nevertheless be different, in particular if one seeks to emit the first light radiation in a range of wavelengths different from that indicated above (different from the range going from 400 to 490 nm ).

Ainsi, lorsque l'on souhaite plus généralement obtenir une émission dans une bande de longueurs d'onde donnée du domaine du visible (380 à 700 nm), on pourra réaliser la couche active 15 à base de matériaux semi-conducteurs III-V, c'est-à-dire comprenant un élément de la colonne V du tableau périodique des éléments, par exemple de l'azote N, de l'arsenic As ou du phosphore P, associé à un ou plusieurs éléments de la colonne III du tableau périodique des éléments, par exemple du gallium Ga, de l'aluminium Al et/ou de l'indium In. Des exemples de matériaux semi-conducteurs III-V sont ainsi le nitrure de gallium GaN, le nitrure d'indium InN, le nitrure d'aluminium AIN, le phosphure de gallium GaP, le phosphure d'indium InP, le nitrure d'indium-gallium InGaN, le nitrure d'aluminium-gallium AIGaN, le nitrure d'indium-gallium InGaN, le phosphure d'aluminium-gallium AIGaP, le phosphure d'aluminium-indium-gallium AlInGaP, le nitrure d'indium-gallium-aluminium InGaAIN. En variante, le premier matériau semi-conducteur, qui forme la couche centrale du ou des puits quantiques, pourrait donc être choisi parmi les matériaux suivants : GaN, InP, AIGaN, AIN, AlInGaN, GaP, AIGaP, InGaP, AlInGaP, GaAs, ou AIGaAsN qui sont des composés binaires, ternaires ou quaternaires de ces éléments III-V.Thus, when it is more generally desired to obtain an emission in a given band of wavelengths in the visible domain (380 to 700 nm), the active layer 15 can be produced based on III-V semiconductor materials, that is to say comprising an element from column V of the periodic table of the elements, for example nitrogen N, arsenic As or phosphorus P, associated with one or more elements from column III of the table periodic elements, for example gallium Ga, aluminum Al and / or indium In. Examples of III-V semiconductor materials are thus gallium nitride GaN, indium nitride InN, aluminum nitride AIN, gallium phosphide GaP, indium phosphide InP, indium gallium nitride InGaN, aluminum gallium nitride AIGaN, indium gallium nitride InGaN, phosphide aluminum-gallium AIGaP, aluminum-indium-gallium phosphide AlInGaP, indium-gallium-aluminum nitride InGaAIN. As a variant, the first semiconductor material, which forms the central layer of the quantum well (s), could therefore be chosen from the following materials: GaN, InP, AIGaN, AIN, AlInGaN, GaP, AIGaP, InGaP, AlInGaP, GaAs, or AIGaAsN which are binary, ternary or quaternary compounds of these III-V elements.

Les caractéristiques de la couche émissive 15b peuvent être choisies par ailleurs de manière à ce que le spectre du premier rayonnement lumineux émis ait une largeur à mi-hauteur inférieure à un seuil donné, par exemple inférieure à 30 nm.The characteristics of the emissive layer 15b can also be chosen so that the spectrum of the first light radiation emitted has a width at half the height less than a given threshold, for example less than 30 nm.

Dans l'exemple représenté, chaque LED pompée électriquement, 10R, 10G, 10B, comprend une couche supérieure texturée 18, par exemple en semiconducteur gravé, qui s'étend au-dessus de la couche de cathode 15a, contre celle-ci. Cette couche texturée forme un cristal photonique qui constitue un réseau de diffraction améliorant l'efficacité avec laquelle le premier rayonnement est extrait de la LED correspondante.In the example shown, each electrically pumped LED, 10R, 10G, 10B, comprises a textured upper layer 18, for example of etched semiconductor, which extends above the cathode layer 15a, against the latter. This textured layer forms a photonic crystal which constitutes a diffraction grating improving the efficiency with which the first radiation is extracted from the corresponding LED.

Dans l'exemple représenté, les différentes LEDs 10R, 10G, 10B du pixel 100, et plus généralement de l'afficheur, sont séparées les unes des autres par des tranchées sensiblement verticales (c'est-à-dire sensiblement perpendiculaires au plan de la couche active 15 des LEDs). Ces tranchées sont réalisées dans un empilement de couches (en l'occurrence les couches 12 et 15a à 15c), qui, initialement, est d'un seul tenant, avec une très grande extension latérale. Cet empilement est en quelque sorte découpé en ilôts par ces tranchées pour délimiter une pluralité d'îlots ou mesas correspondant aux différentes LEDs du pixel 100 (ou plus généralement, de l'afficheur).In the example shown, the different LEDs 10R, 10G, 10B of pixel 100, and more generally of the display, are separated from each other by substantially vertical trenches (that is to say substantially perpendicular to the plane of the active layer 15 of the LEDs). These trenches are made in a stack of layers (in this case layers 12 and 15a to 15c), which, initially, is in one piece, with a very large lateral extension. This stack is in a way cut into islands by these trenches to delimit a plurality of islands or mesas corresponding to the different LEDs of pixel 100 (or more generally, of the display).

Dans l'exemple représenté, ces tranchées traversent entièrement les couches 12, 15c, 15b et 15a de l'empilement. Les faces latérales des tranchées sont revêtues d'une couche isolante 14, par exemple en oxyde de silicium. Les faces latérales de chaque LED 10R, 10G, 10B sont donc revêtues par cette couche isolante 14, ici en oxyde de silicium. Les tranchées sont ensuite remplies d'un métal qui forme une paroi latérale 16 qui isole optiquement les LEDs les unes des autres. Pour chaque LED, cette parois latérale 16 confine latéralement le premier rayonnement émis par la LED, ce qui évite que ce rayonnement ne se propage jusqu'à une LED voisine. Cela réduit donc le crosstalk (diaphonie) entre LEDs voisines, crosstalk qui affecterait la pureté du rouge ou du vert produit par les deuxième et troisième dispositifs 1R, 1G du pixel 100.In the example shown, these trenches entirely pass through the layers 12, 15c, 15b and 15a of the stack. The side faces of the trenches are coated with an insulating layer 14, for example made of silicon oxide. The side faces of each LED 10R, 10G, 10B are therefore coated with this insulating layer 14, here in silicon oxide. The trenches are then filled with a metal which forms a side wall 16 which optically isolates the LEDs from each other. For each LED, this side wall 16 laterally confines the first radiation emitted by the LED, which prevents this radiation from propagating to a neighboring LED. This therefore reduces the crosstalk (crosstalk) between neighboring LEDs, which would affect the purity of the red or green produced by the second and third devices 1R, 1G of pixel 100.

Telle que représentée, la parois latérale 16 en métal s'étend verticalement sur toute la hauteur de la LED, depuis le bas de la couche métallique de contact 12 jusqu'à la partie supérieure de la couche de cathode 15a. En variante, cette paroi latérale pourrait toutefois s'étendre seulement depuis une face inférieure de la couche active 15 jusqu'à une face supérieure de cette couche, par exemple. Cette disposition permet en effet elle-aussi de confiner latéralement le rayonnement produit par la LED considérée.As shown, the metal side wall 16 extends vertically the full height of the LED, from the bottom of the metal contact layer 12 to the top of the cathode layer 15a. As a variant, this side wall could however extend only from a lower face of the active layer 15 to an upper face of this layer, for example. This arrangement in fact also makes it possible to laterally confine the radiation produced by the LED in question.

Un élément de reprise de contact 17, en contact avec la paroi latérale 16 métallique, est réalisé sur le dessus de la tranchée. Cet élément, électriquement conducteur, a ici la forme d'un canal en U, ouvert du côté supérieur. Il est en contact électrique avec la couche 15a de nitrure de gallium dopé de type N.A contact recovery element 17, in contact with the metallic side wall 16, is made on top of the trench. This electrically conductive element here has the shape of a U-shaped channel, open on the upper side. It is in electrical contact with the layer 15a of N-type doped gallium nitride.

Comme déjà indiqué, les LEDs 10R, 10G, 10B sont réalisées ici sur un empilement d'interconnexion 70. Cet empilement comporte typiquement une ou plusieurs couches isolantes, une ou plusieurs couches métalliques, et un ou plusieurs niveaux de vias conducteurs.As already indicated, the LEDs 10R, 10G, 10B are produced here on an interconnection stack 70. This stack typically comprises one or more insulating layers, one or more metal layers, and one or more levels of conductive vias.

Le circuit intégré de contrôle 80 est typiquement formé dans et sur un substrat semiconducteur 81, par exemple un substrat en silicium. Le circuit de contrôle 80 comprend par exemple, pour chaque LED, une cellule élémentaire de contrôle (non détaillée), reliée électriquement à la couche de contact 12 de la LED et comportant un ou plusieurs transistors permettant de contrôler le courant circulant dans la LED et/ou la tension appliquée à la LED. Le circuit de contrôle 80 est par exemple réalisé en technologie CMOS.The integrated control circuit 80 is typically formed in and on a semiconductor substrate 81, for example a silicon substrate. The control circuit 80 comprises for example, for each LED, an elementary control cell (not detailed), electrically connected to the contact layer 12 of the LED and comprising one or more transistors making it possible to control the current flowing in the LED and / or the voltage applied to the LED. The control circuit 80 is for example produced in CMOS technology.

On peut prévoir que les cathodes des différentes LEDs 10R, 10G, 10B (plus précisément leurs couches de cathode 15a) soient en contact électrique les unes avec les autres, directement, c'est-à-dire par l'intermédiaire seulement d'un ou plusieurs conducteurs métalliques, et soient chacune reliée électriquement, directement à un contact Ch commun formant un plot d'alimentation électrique (figure 1). En d'autres termes, on peut prévoir que les différentes LEDs 10R, 10G, 10B aient, d'un point de vue électrique, des cathodes communes.Provision can be made for the cathodes of the various LEDs 10R, 10G, 10B (more precisely their cathode layers 15a) to be in electrical contact with each other, directly, that is to say through only one or more metal conductors, and are each electrically connected directly to a common contact Ch forming an electrical supply pad ( figure 1 ). In other words, provision can be made for the various LEDs 10R, 10G, 10B to have, from an electrical point of view, common cathodes.

En variante, les différentes LEDs de l'afficheur pourraient être agencées différemment les unes par rapport aux autres. Et un autre système de contact pourrait être employé. Ainsi, pourrait prévoir par exemple que les anodes des différentes LEDs (plus précisément leurs couches d'anode) soient en contact électrique les unes avec les autres, directement, et soient reliée électriquement, directement à un contact Cb commun formant un plot d'alimentation électrique (ces différentes LEDs ayant alors, d'un point de vue électrique, des anodes communes).As a variant, the different LEDs of the display could be arranged differently from each other. And another contact system could be used. Thus, could provide for example that the anodes of the different LEDs (more precisely their anode layers) are in electrical contact with each other, directly, and are electrically connected, directly to a common contact Cb forming a supply pad. electrical (these different LEDs then having, from an electrical point of view, common anodes).

On notera que les pixels 100 de cet afficheur sont des pixels de petites dimensions. En effet, pour chacun de ces pixels, les dispositifs optoélectroniques d'émission de lumière 1R, 1G et 1B occupent chacun une surface inférieure à 3000 microns2 (3000 microns carrés), voire inférieure à 1000 microns2 ou même inférieure à 100 microns2.It will be noted that the pixels 100 of this display are pixels of small dimensions. Indeed, for each of these pixels, the optoelectronic light emitting devices 1R, 1G and 1B each occupy an area of less than 3000 microns 2 (3000 square microns), even less than 1000 microns 2 or even less than 100 microns 2 .

Chacun de ces dispositifs d'émission a donc une surface d'émission réduite. On peut ainsi prévoir, par exemple, que chacun de ces dispositifs 1R, 1G, 1B ait des dimensions (par exemple une largeur, une longueur, ou un diamètre), dans un plan parallèle au plan moyen du pixel (c'est-à-dire parallèle au plan du substrat 81 sur lequel on réalise les diodes électroluminescentes) qui soient chacune inférieure à 30 microns, voire inférieure à 10 microns ou même inférieure à 6 microns. Chacun de ces dispositifs peut par exemple occuper, sur le substrat 81, une surface carrée de 20, de 10 ou de 6 microns de côtés (comme dans le cas de la figure 3), voire moins. Chacun de ces dispositifs pourrait aussi, par exemple, occuper une surface rectangulaire de 10 microns de large et 30 microns de long (ou moins), ou encore de 6 microns de large et 15 microns de long, par exemple. L'invention s'applique d'ailleurs de manière particulièrement intéressante à des dispositifs de dimensions particulièrement petites, par exemple des dispositifs de 3 microns de côté ou moins.Each of these emission devices therefore has a reduced emission surface. Provision can thus be made, for example, for each of these devices 1R, 1G, 1B to have dimensions (for example a width, a length, or a diameter), in a plane parallel to the mean plane of the pixel (that is to say ie parallel to the plane of the substrate 81 on which the light-emitting diodes are produced) which are each less than 30 microns, or even less than 10 microns or even less than 6 microns. Each of these devices can for example occupy, on the substrate 81, a square area of 20, 10 or 6 microns sides (as in the case of the figure 3 ), or even less. Each of these devices could also, for example, occupy a rectangular area 10 microns wide and 30 microns long (or less), or even 6 microns wide and 15 microns long, for example. The invention moreover applies in a particularly advantageous manner to devices of particularly small dimensions, for example devices of 3 microns per side or less.

L'empilement de conversion 90 est décrit maintenant plus en détails.The conversion stack 90 is now described in more detail.

Cet empilement comprend notamment :

  • la couche de conversion 20R mentionnée plus haut (couche de conversion vers le rouge), située au-dessus de la LED 10R du deuxième dispositif d'émission 1R, au droit de cette LED, et
  • la couche de conversion 20G (couche de conversion vers le vert), située au-dessus de la LED 10G du troisième dispositif d'émission 1G, au droit de cette LED.
This stack comprises in particular:
  • the conversion layer 20R mentioned above (conversion layer towards the red), located above the LED 10R of the second emitting device 1R, to the right of this LED, and
  • the 20G conversion layer (green conversion layer), located above the 10G LED of the third 1G emitting device, to the right of this LED.

La couche de conversion 20R du deuxième dispositif d'émission 1R est formée par un empilement de couches en matériau semi-conducteur. L'extension latérale de cet empilement, c'est-à-dire la surface qu'il occupe dans un plan parallèle au plan moyen du pixel 100, est limitée et coïncide sensiblement avec l'extension latérale de la LED 10R, pompée électriquement. Autrement formulé, la couche de conversion 20R recouvre la LED 10R mais ne recouvre pas les autres LEDs 10B, 10G du pixel 100. La surface latérale de la couche de conversion 20R, qui délimite latéralement cette couche, est repérée par la référence 24R.The conversion layer 20R of the second emission device 1R is formed by a stack of layers of semiconductor material. The lateral extension of this stack, that is to say the surface which it occupies in a plane parallel to the mean plane of the pixel 100, is limited and substantially coincides with the lateral extension of the electrically pumped LED 10R. Otherwise formulated, the conversion layer 20R covers the LED 10R but does not cover the other LEDs 10B, 10G of the pixel 100. The lateral surface of the conversion layer 20R, which laterally delimits this layer, is identified by the reference 24R.

De manière comparable, la couche de conversion 20G du troisième dispositif d'émission 1G est formée par un empilement de couches en matériau semi-conducteur, dont l'extension latérale est limitée à l'extension latérale de la LED 10G. La surface latérale de la couche de conversion 20G, qui délimite latéralement cette couche, est repérée par la référence 24G.In a comparable manner, the conversion layer 20G of the third emission device 1G is formed by a stack of layers of semiconductor material, the lateral extension of which is limited to the lateral extension of the LED 10G. The lateral surface of the conversion layer 20G, which laterally delimits this layer, is identified by the reference 24G.

La couche de conversion 20R ne s'étend pas directement au contact de la LED 10R. La couche de conversion 20R est au contraire séparée de la face supérieure de la LED 10R par une certaine distance, axialement (c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire au plan moyen du pixel 100). L'espace situé entre la LED 10R et la couche de conversion 20R est rempli par un matériau de remplissage 50 transparent, par exemple de l'oxyde de silicium SiO2. Ce matériau de remplissage 50 recouvre aussi la couche de conversion 20R et l'entoure latéralement. La couche de conversion 20R est donc noyée dans le matériau de remplissage 50, ici.The 20R conversion layer does not extend directly in contact with the 10R LED. The conversion layer 20R is on the contrary separated from the upper face of the LED 10R by a certain distance, axially (that is to say in a direction perpendicular to the mean plane of the pixel 100). The space located between the LED 10R and the conversion layer 20R is filled with a transparent filling material 50, for example silicon oxide SiO 2 . This filling material 50 also covers the conversion layer 20R and surrounds it laterally. The conversion layer 20R is therefore embedded in the filling material 50, here.

De la même manière, la couche de conversion 20G est séparée de la face supérieure de la LED 10G par une certaine distance, axialement, et l'espace situé entre la LED 10G et la couche de conversion 20G est rempli par le matériau de remplissage 50. La couche de conversion 20G est elle aussi noyée, c'est-à-dire englobée, dans le matériau de remplissage 50.Likewise, the 20G conversion layer is separated from the top face of the 10G LED by a certain distance, axially, and the space between the 10G LED and the 20G conversion layer is filled with the filler material 50. The conversion layer 20G is itself also embedded, that is to say encompassed, in the filling material 50.

La structure des couches de conversion 20R, 20G est maintenant décrite plus en détail.The structure of the conversion layers 20R, 20G is now described in more detail.

La couche de conversion 20R du deuxième dispositif 1R comprend au moins un puit quantique planaire 21R, configuré pour émettre le deuxième rayonnement (rayonnement situé ici dans la gamme de longueur d'onde allant de 600 à 700 nm). Les matériaux semiconducteurs employés pour réaliser ce ou ces puits quantiques peuvent par exemple être du Phosphorure d'Aluminium-Indium-Galium AlInGaP et du Phosphorure d'Indium-Gallium InGaP.The conversion layer 20R of the second device 1R comprises at least one planar quantum well 21R, configured to emit the second radiation (radiation located here in the wavelength range going from 600 to 700 nm). The semiconductor materials used to produce this or these quantum wells can, for example, be Aluminum-Indium-Galium Phosphoride AlInGaP and Indium-Gallium Phosphoride InGaP.

Le puit quantique 21R de cette couche 20R, ou l'ensemble des puits quantiques 21R de cette couche, est enserré entre une couche inférieure 22R et une couche supérieure 23R, qui forment une sorte de revêtement pour le ou les puits quantiques (revêtement parfois appelé «cladding» en anglais). Chacune de ces couches 22R, 23R est réalisée par exemple en phosphorure d'aluminium-indium-galium, AlInGaP.The quantum well 21R of this layer 20R, or the set of quantum wells 21R of this layer, is sandwiched between a lower layer 22R and an upper layer 23R, which form a kind of coating for the quantum well (s) (coating sometimes called “Cladding” in English). Each of these layers 22R, 23R is made, for example, of aluminum-indium-galium phosphoride, AlInGaP.

La couche inférieure 22R, située en dessous du ou des puits quantiques 21R, est donc intercalée entre la LED 10R et ce ou ces puits 21 R. La couche inférieure 22R a par exemple une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,5 micron. La couche supérieure 23R peut aussi avoir une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,5 micron, par exemple.The lower layer 22R, located below the quantum well or wells 21R, is therefore interposed between the LED 10R and this or these wells 21 R. The lower layer 22R has for example a thickness of between 0.1 and 0.5 microns. The top layer 23R can also have a thickness between 0.1 and 0.5 microns, for example.

En pratique, le nombre de puits quantiques 21R est typiquement compris entre 1 et 5. On notera à ce propos que pour la conversion du bleu vers le rouge, un seul puit quantique peut s'avérer suffisant pour convertir la majeure partie du premier rayonnement. Lors de cette conversion, le premier rayonnement est absorbé dans les couches barrière des puits 21R (ou dans le cladding 22R, 23R), et les paires électron-trou ainsi créées se recombinent ensuite radiativement dans le ou les puits, émettant ainsi le deuxième rayonnement.In practice, the number of quantum wells 21R is typically between 1 and 5. It will be noted in this connection that for the conversion from blue to red, a single quantum well may prove to be sufficient to convert the major part of the first radiation. During this conversion, the first radiation is absorbed in the barrier layers of the wells 21R (or in the cladding 22R, 23R), and the electron-hole pairs thus created then recombine radiatively in the well (s), thus emitting the second radiation. .

La couche de conversion 20R est délimitée en partie supérieure par une face supérieure 25R (il s'agit ici de la face supérieure de la couche supérieure 23R).The conversion layer 20R is delimited in the upper part by an upper face 25R (this is the upper face of the upper layer 23R).

Cette face supérieure 25R est texturée : un réseau de diffraction 30R, qui forme un cristal photonique uni ou bi-dimensionnel, est gravé sur cette face. Ce réseau est configuré pour améliorer l'efficacité avec laquelle le deuxième rayonnement est extrait de la couche de conversion 20R, par rapport à une interface complètement plane, sans relief.This upper face 25R is textured: a diffraction grating 30R, which forms a uni or two-dimensional photonic crystal, is etched on this face. This grating is configured to improve the efficiency with which the second radiation is extracted from the conversion layer 20R, compared to a completely flat, flat interface.

Le réseau de diffraction 30R est visible sur la figure 3, ainsi que sur la figure 2 qui représente schématiquement le deuxième dispositif 1R, vu de dessus.The 30R diffraction grating is visible on the figure 3 , as well as on the figure 2 which schematically represents the second device 1R, seen from above.

Dans cet exemple, le réseau de diffraction 30R, ou, en d'autres termes, le réseau d'extraction, est un réseau bidimensionnel. Il comporte ainsi un même motif 31R répété périodiquement dans deux directions différentes du plan du réseau (plan qui est le plan de la face supérieure 25R). En l'occurrence, il s'agit d'un réseau triangulaire (dont la maille élémentaire est par exemple un triangle équilatéral). Mais, en variante, il pourrait s'agir d'un réseau ayant une maille différente, par exemple rectangulaire, ou hexagonale. Quant au motif 31R, répété périodiquement, il peut s'agir aussi bien de trous que de piliers. Le réseau de diffraction en question pourrait aussi être un réseau uni-dimensionnel, formé de rainures parallèles les unes aux autres et espacées régulièrement (répétées périodiquement).In this example, the 30R diffraction grating, or, in other words, the extraction grating, is a two-dimensional grating. It thus comprises the same pattern 31R repeated periodically in two different directions of the plane of the network (plane which is the plane of the upper face 25R). In this case, it is a triangular network (the elementary cell of which is for example an equilateral triangle). But, as a variant, it could be a network having a different mesh, for example rectangular, or hexagonal. As for the pattern 31R, repeated periodically, it can be either holes or pillars. The diffraction grating in question could also be a one-dimensional grating, formed of grooves parallel to each other and regularly spaced (repeated periodically).

Ce réseau permet d'améliorer l'efficacité d'extraction du deuxième rayonnement, mais il permet aussi de donner au faisceau lumineux extrait une direction, une forme, et éventuellement une polarisation déterminées. Cela permet d'adapter le rayonnement émis par dispositif 1R à l'application visée pour ce dispositif, avec beaucoup de souplesse.This grating makes it possible to improve the efficiency of extracting the second radiation, but it also makes it possible to give the extracted light beam a determined direction, shape, and possibly polarization. This makes it possible to adapt the radiation emitted by the 1R device to the intended application for this device, with a great deal of flexibility.

Ainsi, par exemple, si une polarisation dominante selon un axe est souhaitée, on emploiera de préférence un réseau uni-dimensionnel. Avec un tel réseau, le faisceau lumineux émis sera composé principalement de deux nappes de lumière, légèrement écartées l'une de l'autre d'un point angulaire, et ayant des sections transverses de forme allongée, parallèles l'une à l'autre, comme on peut le voir sur la figure 5. Cette figure montre, en champ lointain et dans un plan parallèle au plan du réseau, la section 200 du faisceau extrait par un réseau unidimensionnel de quelques microns de côté.Thus, for example, if a dominant polarization along an axis is desired, a one-dimensional network will preferably be employed. With such an array, the emitted light beam will be composed mainly of two layers of light, slightly spaced from each other at an angular point, and having cross sections of elongated shape, parallel to each other. , as we can see on the figure 5 . This figure shows, in a far field and in a plane parallel to the plane of the grating, the section 200 of the beam extracted by a one-dimensional grating with a side of a few microns.

Si l'on souhaite au contraire obtenir un faisceau ayant une section de forme globalement isotrope, par exemple globalement en forme de disque ou d'anneau, on pourra employer un réseau de diffraction bi-dimensionnel à maille hexagonale ou triangulaire (voir la figure 4). Il est à noter que la structure fine du champ lointain respecte la symétrie du cristal photonique. Si le réseau est de maille hexagonale, on retrouvera une symétrie d'ordre 6 (répétition de motifs tous les 60°) dans la structure fine du champ même si celui-ci a globalement une forme isotrope (pour une maille carrée on retrouvera une symétrie 4 avec deux axe de symétries orthogonaux) . La figure 4 montre, en champ lointain et dans un plan parallèle au plan du réseau, la section 201 du faisceau extrait par le réseau triangulaire de la figure 3.If, on the contrary, one wishes to obtain a beam having a cross-section of generally isotropic shape, for example generally in the form of a disc or a ring, one can use a two-dimensional diffraction grating with hexagonal or triangular mesh (see figure 4 ). It should be noted that the fine structure of the far field respects the symmetry of the photonic crystal. If the network has a hexagonal mesh, one will find a symmetry of order 6 (repetition of patterns every 60 °) in the fine structure of the field even if the latter has an overall isotropic shape (for a square mesh one will find a symmetry 4 with two orthogonal axes of symmetry). The figure 4 shows, in far field and in a plane parallel to the plane of the grating, the section 201 of the beam extracted by the triangular grating of the figure 3 .

D'autres types de réseaux bidimensionnels sont bien sûr envisageables, selon les caractéristiques souhaitées pour le faisceau lumineux extrait.Other types of two-dimensional networks can of course be envisaged, depending on the characteristics desired for the extracted light beam.

Le dimensionnement du réseau de diffraction dépend aussi de l'épaisseur des motifs, du contraste d'indice du réseau, et de la longueur d'onde à extraire, qui correspond ici à la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement notée λR.The dimensioning of the diffraction grating also depends on the thickness of the patterns, on the index contrast of the grating, and on the wavelength to be extracted, which here corresponds to the mean wavelength of the second radiation denoted λ R.

De manière générale, le pas pR du réseau 30R est choisi entre λR/(2.n1) et 2×λR, où n1 est l'indice optique du matériau d'indice fort du réseau, matériau qui correspond au matériau de la couche supérieure 23R de la couche de conversion 20R (en l'occurrence, ici, du phosphorure d'aluminium-indium-galium AlInGaP).In general, the pitch p R of the grating 30R is chosen between λ R /(2.n 1 ) and 2 × λ R , where n 1 is the optical index of the material with the strong index of the grating, a material which corresponds to the material of the upper layer 23R of the conversion layer 20R (in this case, aluminum-indium-galium phosphoride AlInGaP).

On peut par exemple prévoir que le pas du réseau pR (ou les pas du réseau pR, pR', dans le cas d'un réseau bi-dimensionnel) soit compris entre λR/(2.n1) et λR/(n1), ou même entre λR/(2.n1) et (3.λR)/(4.n1). Choisir ainsi un pas pR relativement petit, proche de la borne inférieure λR/(2.n1) de la gamme de pas envisageables, permet, pour une taille donnée du réseau, de répéter un plus grand nombre de fois le motif diffractant, sur la surface du réseau. Cela améliore donc l'efficacité d'extraction du réseau. Cette amélioration est particulièrement notable ici car le réseau comprend un nombre de répétitions du motif qui reste relativement petit (ce nombre étant par exemple compris entre 5 et 50, pour un réseau unidimensionnel). λR est ici la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement.For example, provision can be made for the pitch of the network p R (or the steps of the network p R , p R ' , in the case of a two-dimensional network) to be between λ R /(2.n 1 ) and λ R / (n 1 ), or even between λ R /(2.n 1 ) and (3.λ R ) / (4.n 1 ). Choosing a relatively small pitch p R , close to the lower limit λ R /(2.n 1 ) of the range of possible pitches, allows, for a given size of the grating, to repeat the diffracting pattern a greater number of times , on the network surface. This therefore improves the extraction efficiency of the network. This improvement is particularly notable here because the network comprises a number of repetitions of the pattern which remains relatively small (this number being for example between 5 and 50, for a one-dimensional network). λ R is here the average wavelength of the second radiation.

On notera que le matériau d'indice faible du réseau correspond ici au matériau de remplissage 50, dont l'indice est noté n2.It will be noted that the material of low index of the network corresponds here to the filling material 50, the index of which is denoted n 2 .

Comme on peut le voir sur la figure 1, les couches de conversion respectives des deuxième et troisième dispositifs, 20R et 20G, ont des structures similaires.As can be seen on the figure 1 , the respective conversion layers of the second and third devices, 20R and 20G, have similar structures.

La couche de conversion 20G du troisième dispositif 1G comprend elle aussi au moins un puit quantique planaire 21G. En l'occurrence, cette couche comprend ici plusieurs puits quantiques 21G, typiquement au moins 2, voire même au moins 5 puits. Il est en effet préférable d'employer au moins deux, voire même au moins 5 puits, pour cette couche de conversion, car la conversion du bleu vers le vert est en général moins efficace que la conversion du bleu vers le rouge. Pour certaines configurations bien spécifiques de matériaux, dans le cade de la conversion du bleu vers le vert avec le matériau GaN par exemple, il est même préférable, comme ici, d'empiler une dizaine, voire plusieurs dizaines de puits quantiques InGaN de manière à absorber la quasi-totalité du faisceau incident bleu.The conversion layer 20G of the third device 1G also comprises at least one planar quantum well 21G. In this case, this layer here comprises several quantum wells 21G, typically at least 2, or even at least 5 wells. It is in fact preferable to use at least two, or even at least 5 wells, for this conversion layer, since the conversion from blue to green is generally less efficient than the conversion from blue to red. For certain very specific configurations of materials, in the process of converting blue to green with the GaN material for example, it is even preferable, as here, to stack ten or even several tens of InGaN quantum wells so as to absorb almost all of the incident blue beam.

Chacun de ces puits 21G est configuré pour émettre le troisième rayonnement (rayonnement correspondant ici à un vert, et dont le spectre est situé principalement dans la gamme de longueurs d'onde allant de 490 à 590 nm). Les matériaux semiconducteurs employés pour réaliser ces puits quantiques 21G peuvent par exemple être du nitrure d'indium-gallium InGaN pour la couche centrale du puit, et du nitrure de gallium GaN pour les couches barrière.Each of these 21G wells is configured to emit the third radiation (radiation corresponding here to a green, and the spectrum of which is situated mainly in the range of wavelengths going from 490 to 590 nm). The semiconductor materials used to produce these 21G quantum wells can for example be indium-gallium nitride InGaN for the central layer of the well, and gallium nitride GaN for the barrier layers.

L'ensemble des puits quantiques 21G de cette couche est enserré entre une couche inférieure 22G et une couche supérieure 23G, en matériaux semi-conducteurs. La couche supérieure 23G est réalisée par exemple en nitrure de gallium GaN. Quant à la couche inférieure 22G, elle comprend ici :

  • une première sous-couche 22G', optionnelle, en nitrure d'aluminium-gallium AIGaN ou en nitrure de gallium GaN, qui s'étend juste sous les puits quantiques 21G, contre le puit quantique situé le plus bas, et qui forme une sous-couche dite de blocage d'électrons (ou «EBL», pour «Electron Blocking Layer», en anglais), et
  • sous la première sous-couche, une deuxième sous-couche 22G", en nitrure de gallium GaN, ou en nitrure d'aluminium-gallium AIGaN.
The set of quantum wells 21G of this layer is sandwiched between a lower layer 22G and an upper layer 23G, made of semiconductor materials. The upper layer 23G is made, for example, of gallium nitride GaN. As for the 22G bottom layer, it includes here:
  • a first sub-layer 22G ', optional, in aluminum-gallium nitride AIGaN or in gallium nitride GaN, which extends just under the 21G quantum wells, against the quantum well located the lowest, and which forms a sub-layer so-called electron blocking layer (or “EBL”, for “Electron Blocking Layer”), and
  • under the first sublayer, a second 22G "sublayer, in gallium nitride GaN, or in aluminum-gallium nitride AIGaN.

La couche inférieure 22G et la couche supérieure 23G ont par exemple chacune une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,8 micron.The lower layer 22G and the upper layer 23G for example each have a thickness of between 0.1 and 0.8 microns.

Comme pour le deuxième dispositif, la couche de conversion 20G du troisième dispositif 1G est délimitée en partie supérieure par une face supérieure 25G (il s'agit ici de la face supérieure de la couche supérieure 23G).As for the second device, the conversion layer 20G of the third device 1G is delimited in the upper part by an upper face 25G (this is the upper face of the upper layer 23G).

Cette face supérieure 25G est texturée : un réseau de diffraction 30G, qui forme un cristal photonique uni ou bi-dimensionnel, est gravé sur cette face. Ce réseau est configuré pour améliorer l'efficacité avec laquelle le troisième rayonnement est extrait de la couche de conversion 20G, par rapport à une interface entièrement plane, sans reliefs.This 25G upper face is textured: a 30G diffraction grating, which forms a uni or two-dimensional photonic crystal, is etched on this face. This grating is configured to improve the efficiency with which the third radiation is extracted from the 20G conversion layer, compared to a completely flat interface, without reliefs.

Le réseau de diffraction 30G est comparable au réseau de diffraction 20G du deuxième dispositif, si ce n'est qu'il est configuré pour favoriser l'extraction d'une longueur d'onde λG, égale à la longueur d'onde moyenne du troisième rayonnement, au lieu d'être configuré pour favoriser l'extraction de la longueur d'onde moyenne λR du deuxième rayonnement.The 30G diffraction grating is comparable to the 20G diffraction grating of the second device, except that it is configured to favor the extraction of a wavelength λ G , equal to the average wavelength of the third radiation, instead of being configured to promote the extraction of the average wavelength λ R from the second radiation.

En particulier, le pas pG du réseau 30G est compris entre λG/(2.n'1) et 2×λG, au lieu d'être compris entre λR/(2.n1) et 2×λR. n'1 est l'indice optique du matériau d'indice fort du réseau 30G, matériau qui correspond au matériau de la couche supérieure 23G (en l'occurrence, ici, du nitrure de galium GaN).In particular, the pitch p G of the 30G network is between λ G /(2.n ' 1 ) and 2 × λ G , instead of being between λ R /(2.n 1 ) and 2 × λ R . n ′ 1 is the optical index of the high index material of the network 30G, a material which corresponds to the material of the upper layer 23G (in this case, here, galium nitride GaN).

En plus de leur couche de conversion 20R, 20G, le deuxième et le troisième dispositifs d'émission 1R et 1G comprennent chacune un réflecteur latéral 40R, 40G, ayant une surface réfléchissante 41R, 41G qui s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion 20R, 20G, en face d'une partie au moins de la surface latérale 24R, 24G de la couche de conversion 20R, 20G considérée.In addition to their conversion layer 20R, 20G, the second and third transmitting devices 1R and 1G each include a side reflector 40R, 40G, having a reflecting surface 41R, 41G which extends transversely to the layer of conversion 20R, 20G, opposite at least part of the lateral surface 24R, 24G of the conversion layer 20R, 20G considered.

Comme expliqué en détail dans la partie intitulée «résumé de l'invention», ce réflecteur latéral permet, d'un point de vue optique, d'augmenter la surface effective du réseau de diffraction 30R, 30G, améliorant ainsi notablement l'efficacité d'extraction du réseau.As explained in detail in the part entitled "summary of the invention", this side reflector makes it possible, from an optical point of view, to increase the effective area of the diffraction grating 30R, 30G, thus significantly improving the efficiency of extraction from the network.

Dans l'exemple décrit ici, le réflecteur latéral 40R, 40G de chacun des dispositifs 1R et 1G s'étend non seulement en vis-à-vis d'une partie de la surface latérale 24R, 24G de sa couche de conversion, mais tout autour de cette surface latérale 24R, 24G. En d'autres termes, le réflecteur latéral 40R, 40G s'étend autour de la couche de conversion 20R, 20G considérée, sur tout le pourtour de cette couche.In the example described here, the side reflector 40R, 40G of each of the devices 1R and 1G extends not only opposite a part of the side surface 24R, 24G of its conversion layer, but all around this side surface 24R, 24G. In other words, the side reflector 40R, 40G extends around the conversion layer 20R, 20G considered, over the entire periphery of this layer.

Chaque couche de conversion 20R, 20G a ici une section rectangulaire, ou éventuellement carrée, dans un plan parallèle au plan moyen du pixel 100.Each conversion layer 20R, 20G here has a rectangular, or possibly square, section in a plane parallel to the mean plane of pixel 100.

La surface latérale 24R, 24G de la couche de conversion 20R, 20G est donc formée ici de 4 faces, parallèles deux à deux. Et le pourtour de la couche de conversion 20R, 20G, c'est-à-dire la ligne qui entoure cette couche latéralement (autrement dit, qui borde latéralement la couche de conversion), est donc rectangulaire. La surface réfléchissante 41R, 41G du réflecteur latéral 40R, 40G, qui s'étend tout le long de ce pourtour, comprend elle aussi quatre faces, en l'occurrence planes, qui entourent la couche de conversion. La surface réfléchissante 41R, 41G a elle aussi une section rectangulaire.The lateral surface 24R, 24G of the conversion layer 20R, 20G is therefore formed here of 4 faces, parallel two by two. And the periphery of the conversion layer 20R, 20G, that is to say the line which surrounds this layer laterally (in other words, which laterally borders the conversion layer), is therefore rectangular. The reflecting surface 41R, 41G of the side reflector 40R, 40G, which extends all along this periphery, also comprises four faces, in this case flat, which surround the conversion layer. The reflecting surface 41R, 41G also has a rectangular section.

Les différentes faces de la surface réfléchissante 41R, 41G s'étendent, respectivement, en vis-à-vis des différentes faces latérales de la couche de conversion 20R, 20G, sensiblement parallèlement à celles-ci (c'est-à-dire en formant avec elles un angle inférieur à 15, voire à 5 degrés).The different faces of the reflecting surface 41R, 41G extend, respectively, facing the different side faces of the conversion layer 20R, 20G, substantially parallel to them (that is to say in forming with them an angle of less than 15, or even 5 degrees).

Le fait que la surface réfléchissante 41R, 41G entoure la couche de conversion 20R, 20G sur tout le pourtour de cette couche est favorable en termes d'efficacité d'extraction. Cela permet en effet de confiner latéralement le deuxième, ou le troisième rayonnement. Grâce à ce confinement, la partie du deuxième, ou du troisième rayonnement qui se propage dans la couche de conversion 20R, 20G, parallèlement à sa face supérieure 25R, 25G, est maintenue dans la couche de conversion où elle effectue des sortes d'aller-retours, ce qui augmente la longueur sur laquelle elle d'interagit avec le réseau de diffraction 30R, 30G, et ce qui augmente donc l'efficacité d'extraction.The fact that the reflecting surface 41R, 41G surrounds the conversion layer 20R, 20G all around the periphery of this layer is favorable in terms of extraction efficiency. This in fact makes it possible to confine the second or the third radiation laterally. Thanks to this confinement, the part of the second, or third radiation which propagates in the conversion layer 20R, 20G, parallel to its upper face 25R, 25G, is maintained in the conversion layer where it performs sort of round trips, which increases the length over which it d 'interacts with the 30R, 30G diffraction grating, which therefore increases the extraction efficiency.

En variante, au lieu d'entourer la couche de conversion sur tout le pourtour de cette couche, la surface réfléchissante pourrait toutefois entourer cette couche sur une partie seulement du pourtour de cette couche. Néanmoins, dans ce cas, la surface réfléchissante entoure de préférence la couche de conversion sur la majeure partie du pourtour de cette couche, pour, comme expliqué ci-dessus, obtenir un bon confinement latéral du deuxième, ou troisième rayonnement.As a variant, instead of surrounding the conversion layer over the entire periphery of this layer, the reflecting surface could however surround this layer over only a part of the periphery of this layer. Nevertheless, in this case, the reflecting surface preferably surrounds the conversion layer over the major part of the periphery of this layer, in order, as explained above, to obtain good lateral confinement of the second or third radiation.

Deux des faces latérales de la surface réfléchissante 41R du deuxième dispositif 1R sont repérées sur la figure 1, par les références 46R et 47R. Ces deux faces sont situées, respectivement, en vis-à-vis des faces latérales 26R et 27R de la couche de conversion 20R.Two of the side faces of the reflecting surface 41R of the second device 1R are marked on the figure 1 , by the references 46R and 47R. These two faces are located, respectively, facing the side faces 26R and 27R of the conversion layer 20R.

Comme on peut le voir sur la figure 1, les deux faces latérales 46R et 47R de la surface réfléchissante 41 R, qui sont situées à l'opposé l'une de l'autre par rapport à la couche de conversion 20R, sont sensiblement parallèles entre elles, c'est-à-dire qu'elles forment entre elles un angle inférieur à 15 degrés, voir inférieur à 5 degrés. Cette disposition permet simplement, par réflexions successives sur la faces réfléchissantes 46R et 47R, de faire faire un grand nombre d'aller-retours, dans la couche de conversion 20R, à la partie du deuxième rayonnement qui se propage dans cette couche 20R, parallèlement à sa face supérieure 25R. Cette disposition permet donc d'obtenir une longueur effective de réseau nettement plus grande que sa longueur géométrique «réelle» I. A titre de comparaison, pour une surface réfléchissante qui comprendrait une seule face plane réfléchissante, la longueur effective obtenue serait d'environ deux fois la longueur géométrique I du réseau 30R. Alors qu'avec ces deux faces 46R, 47R sensiblement parallèles l'une à l'autre, on obtient une longueur effective 10 fois, voire 20 fois supérieure à la longueur géométrique I du réseau 30R (selon la valeur du coefficient de réflexion de la surface réfléchissante).As can be seen on the figure 1 , the two side faces 46R and 47R of the reflecting surface 41 R, which are located opposite to each other with respect to the conversion layer 20R, are substantially parallel to each other, that is to say say that they form between them an angle of less than 15 degrees, or even less than 5 degrees. This arrangement simply allows, by successive reflections on the reflecting faces 46R and 47R, to make a large number of round trips, in the conversion layer 20R, to the part of the second radiation which propagates in this layer 20R, in parallel. on its upper face 25R. This arrangement therefore makes it possible to obtain an effective length of the grating which is markedly greater than its “real” geometric length I. By way of comparison, for a reflecting surface which would include a single flat reflecting face, the effective length obtained would be approximately two. times the geometric length I of the network 30R. While with these two faces 46R, 47R substantially parallel to one another, an effective length is obtained 10 times, or even 20 times greater than the geometric length I of the network 30R (depending on the value of the reflection coefficient of the reflective surface).

Les deux autres faces de la surface réfléchissante 41R, non référencées, forment elles aussi un couple de faces réfléchissantes, planes, sensiblement parallèles entre elles, grâce auxquelles la largeur effective du réseau est démultipliée (par largeur, on désigne ici la dimension du réseau 30R, perpendiculairement au plan de la figure 1).The other two faces of the reflecting surface 41R, not referenced, also form a pair of reflecting faces, flat, substantially parallel to each other, thanks to which the effective width of the grating is multiplied (by width, we denote here the dimension of the grating 30R , perpendicular to the plane of the figure 1 ).

Deux des faces latérales de la surface réfléchissante 41G du troisième dispositif 1G, situées de part et d'autre de la couche de conversion 20G, sont repérées sur la figure 1 par les références 46G et 47G. Ces deux faces sont situées, respectivement, en vis-à-vis des faces latérales 26G et 27G de la couche de conversion 20G. Comme pour le deuxième dispositif, les deux faces latérales 46G et 47G, planes, sont sensiblement parallèles entre elles. Et il en est de même des deux autres faces latérales de la surface réfléchissante 41G, non référencées.Two of the side faces of the reflecting surface 41G of the third device 1G, located on either side of the conversion layer 20G, are marked on the figure. figure 1 by the references 46G and 47G. These two faces are located, respectively, facing the side faces 26G and 27G of the conversion layer 20G. As for the second device, the two side faces 46G and 47G, flat, are substantially parallel to each other. And it is the same for the two other side faces of the reflecting surface 41G, not referenced.

Pour chacun des dispositifs d'émission 1R et 1G, le réflecteur latéral 40R, 40G a ici une section rectangulaire, pour s'adapter à la forme des LEDs 10R, 10G et à la forme des couches de conversion 20R, 20G, elles-mêmes de section rectangulaire (occupant une surface rectangulaire, dans un plan parallèle au substrat 81).For each of the emission devices 1R and 1G, the side reflector 40R, 40G here has a rectangular section, to adapt to the shape of the LEDs 10R, 10G and to the shape of the conversion layers 20R, 20G, themselves of rectangular section (occupying a rectangular area, in a plane parallel to the substrate 81).

En variante, ces différents éléments pourraient toutefois avoir une forme différente d'un rectangle, d'un carré ou d'un hexagone. Par exemple, les LEDs, les couches de conversion et les réflecteurs latéraux pourraient avoir une section triangulaire, ou circulaire.As a variant, these different elements could however have a shape different from a rectangle, a square or a hexagon. For example, LEDs, conversion layers, and side reflectors could have a triangular, or circular, section.

Quoi qu'il en soit, que les réflecteurs latéraux aient une section de forme rectangulaire, hexagonale, ou autre, le réseau de diffraction présente de préférence des symétries qui sont les mêmes que celles du réflecteur. Par exemple, pour le dispositif 1R d'émission représenté sur les figures 1 à 3, le réflecteur latéral, de section rectangulaire, est invariant par symétrie par rapport au plan de la figure 1, et par symétrie rapport à un deuxième plan qui est vertical et perpendiculaire au plan de la figure 1. Et il en est de même du réseau 30R (voir la figure 3). On notera que le réseau 30R, triangulaire, pourrait aussi être employé avec un réflecteur latéral de section hexagonale ou triangulaire, le réflecteur et le réseau présentant alors tous deux les mêmes symétries. Ces deux derniers cas permettent avantageusement, pour l'ensemble du réseau, d'obtenir le même nombre d'éléments diffractifs selon les directions de hautes symétries du réseau (tous les 60° pour la maille triangulaire), puisque (un réseau ou cristal photonique de maille triangulaire ou hexagonale s'inscrit parfaitement sur une face supérieure hexagonale).In any event, whether the side reflectors have a section of rectangular, hexagonal, or other shape, the diffraction grating preferably exhibits symmetries which are the same as those of the reflector. For example, for the transmission device 1R shown in the figures 1 to 3 , the lateral reflector, of rectangular section, is invariant by symmetry with respect to the plane of the figure 1 , and by symmetry with respect to a second plane which is vertical and perpendicular to the plane of the figure 1 . And the same is true of the 30R network (see figure 3 ). It will be noted that the triangular network 30R could also be used with a lateral reflector of hexagonal or triangular section, the reflector and the network then both having the same symmetries. These last two cases advantageously make it possible, for the whole of the grating, to obtain the same number of diffractive elements according to the directions of high symmetries of the grating (every 60 ° for the triangular mesh), since (a triangular or hexagonal lattice or photonic crystal fits perfectly on a hexagonal upper face).

Le fait que le réseau et le réflecteur latéral présentent tous deux les mêmes symétries est intéressant, car la ou les réflexions sur la surface réfléchissante du réflecteur ont alors pour effet, d'un point de vue optique, de démultiplier à l'identique le réseau de diffraction (autrement formulé, ajouter le reflet du réseau au réseau lui-même revient alors à obtenir un réseau effectif de même structure, mais plus étendu).The fact that the grating and the side reflector both have the same symmetries is interesting, because the reflection (s) on the reflective surface of the reflector then have the effect, from an optical point of view, of identical multiplication of the grating. diffraction (formulated otherwise, adding the reflection of the grating to the grating itself then amounts to obtaining an effective grating of the same structure, but more extensive).

Ici, chacun des réflecteurs latéraux 40R et 40G s'étend non seulement en vis-à-vis de la surface latérale 24R, 24G de la couche de conversion correspondante, mais, verticalement, vers le bas, jusqu'à la couche supérieure 18 de la LED 10R, 10G qui produit le premier rayonnement (rayonnement «bleu», ici). Le réflecteur latéral 40R et 40G s'étend ainsi axialement depuis la couche supérieure 18 de la LED 10R, 10G, jusqu'à la couche de conversion 20R, 20G, et même ici, sur toute la hauteur de l'empilement de conversion 90 (jusqu'à une face supérieure 101 du pixel, qui constitue par exemple une face supérieure libre).Here, each of the side reflectors 40R and 40G extends not only opposite the side surface 24R, 24G of the corresponding conversion layer, but, vertically, downward, to the top layer 18 of the LED 10R, 10G which produces the first radiation (“blue” radiation, here). The side reflector 40R and 40G thus extends axially from the upper layer 18 of the LED 10R, 10G, to the conversion layer 20R, 20G, and even here, over the entire height of the conversion stack 90 ( up to an upper face 101 of the pixel, which for example constitutes a free upper face).

Le premier dispositif d'émission 1B, qui est dépourvu de couche de conversion, est pourvu lui aussi d'un réflecteur latéral 40B. Ce réflecteur 40B s'étend axialement, depuis la couche supérieure 18 de la LED 10B de ce dispositif, jusqu'à la même hauteur que les couches de conversion 20R, 20G, et même jusqu'à la face supérieure 101 du pixel 100. La zone de l'espace entourée par ce réflecteur 40B s'étend au-dessus de la LED 10B, au droit de celle-ci, et coïncide avec la surface de la face supérieure 18 de la LED 10B. Cette zone est remplie par le matériau de remplissage 50.The first emission device 1B, which does not have a conversion layer, is also provided with a side reflector 40B. This reflector 40B extends axially, from the upper layer 18 of the LED 10B of this device, up to the same height as the conversion layers 20R, 20G, and even up to the upper face 101 of the pixel 100. The zone of the space surrounded by this reflector 40B extends above the LED 10B, in line with the latter, and coincides with the surface of the upper face 18 of the LED 10B. This area is filled with the filling material 50.

Les différents réflecteurs latéraux 40R, 40G et 40B sont réalisés ici :

  • en pratiquant des tranchées sensiblement verticales dans l'empilement de conversion 90, plus précisément dans le matériau de remplissage 50 qui sert de support et de protection pour les couches de conversion 20R, 20G, et
  • en remplissant ces tranchées avec un métal, par exemple de l'or Au, de l'argent Ag, du titane Ti, de l'aluminium Al ou tout autre métal apte à réfléchir la lumière visible.
The different 40R, 40G and 40B side reflectors are made here:
  • by making substantially vertical trenches in the conversion stack 90, more precisely in the filling material 50 which serves as a support and protection for the conversion layers 20R, 20G, and
  • by filling these trenches with a metal, for example Au gold, Ag silver, titanium Ti, aluminum Al or any other metal capable of reflecting visible light.

Les tranchées pratiquées ainsi dans l'empilement de conversion 90 s'étendent au droit des parois latérales 16 métalliques, décrites plus haut, qui séparent les différentes LEDs 10R, 10G, 10B les unes des autres.The trenches thus formed in the conversion stack 90 extend in line with the metallic side walls 16, described above, which separate the various LEDs 10R, 10G, 10B from one another.

Vu le mode de fabrication des réflecteurs latéraux 40R, 40G et 40B, certaines parties de ces réflecteurs sont communes à plusieurs réflecteurs différents. Les réflecteurs 40R et 40G comprennent par exemple une paroi métallique qui est commune à ces deux réflecteurs, à la frontière entre le deuxième et le troisième dispositifs d'émission 1R et 1G (figure 1).Given the mode of manufacture of the side reflectors 40R, 40G and 40B, certain parts of these reflectors are common to several different reflectors. The reflectors 40R and 40G comprise for example a metal wall which is common to these two reflectors, at the border between the second and the third emission devices 1R and 1G ( figure 1 ).

Les parois métalliques qui forment les réflecteurs latéraux 40R, 40G et 40B ont de préférence une épaisseur supérieure ou égale à 0,1 micron, afin d'être les plus réfléchissantes possibles et pour éviter un passage de lumière entre deux dispositifs d'émission adjacents.The metal walls which form the side reflectors 40R, 40G and 40B preferably have a thickness greater than or equal to 0.1 microns, in order to be as reflective as possible and to prevent light from passing between two adjacent emission devices.

Le réflecteur latéral 40R forme, avec les parois latérales 16 métalliques qui entourent la couche active 15 de la LED 10R, un système de confinement latéral pour le premier rayonnement émis par cette LED 10R. Ce système de confinement, qui ici comprend aussi les éléments de reprise de contact 17, s'étend axialement depuis la couche active 15 de la LED 10R jusqu'à la couche de conversion 20R (et même au-delà, vue l'extension verticale du réflecteur latéral 40R).The side reflector 40R forms, with the metallic side walls 16 which surround the active layer 15 of the LED 10R, a lateral confinement system for the first radiation emitted by this LED 10R. This confinement system, which here also includes the contact recovery elements 17, extends axially from the active layer 15 of the LED 10R to the conversion layer 20R (and even beyond, seen the vertical extension 40R side reflector).

Ce système de confinement latéral guide le premier rayonnement émis par la LED 10R, depuis la couche active 15 jusqu'à la couche de conversion 20R où il est converti, évitant ainsi que ce rayonnement n'atteigne la couche de conversion 20G du troisième dispositif 1G (ce qui produirait un peu de lumière verte parasite, au lieu de produire de la lumière rouge), ou ne sorte du pixel 100 sans traverser la couche de conversion 20R. Ce confinement latéral du premier rayonnement permet donc d'améliorer la pureté des couleurs produites, et limite le crosstalk (diaphonie) entre les différents dispositifs élémentaires d'émission 1R, 1G, 1B du pixel 100. Réaliser ce confinement latéral au moyen d'un matériau métallique, réfléchissant, permet, en sortie du pixel, de délivrer une puissance lumineuse supérieure à ce qui serait obtenu avec des parois latérales absorbantes, non réfléchissantes, par exemple en résine noire absorbante.This lateral confinement system guides the first radiation emitted by the LED 10R, from the active layer 15 to the conversion layer 20R where it is converted, thus preventing this radiation from reaching the conversion layer 20G of the third device 1G (which would produce some stray green light, instead of producing red light), or come out of pixel 100 without passing through the 20R conversion layer. This lateral confinement of the first radiation therefore makes it possible to improve the purity of the colors produced, and limits the crosstalk (crosstalk) between the different elementary emission devices 1R, 1G, 1B of the pixel 100. Achieve this lateral confinement by means of a reflective metallic material makes it possible, at the output of the pixel, to deliver a light power greater than what would be obtained with absorbent, non-reflective side walls, for example made of black absorbent resin.

De la même manière, le réflecteur latéral 40G du troisième dispositif 1G forme, avec les parois latérales 16 métalliques qui entourent la couche active 15 de la LED 10G correspondante, un système de confinement latéral pour le premier rayonnement, et il en est de même pour le réflecteur latéral 40B du premier dispositif 1B.Likewise, the side reflector 40G of the third device 1G forms, with the metallic side walls 16 which surround the active layer 15 of the Corresponding LED 10G, a side containment system for the first radiation, and the same is true for the side reflector 40B of the first device 1B.

Comme on peut le voir sur la figure 1, pour les deuxième et troisième dispositifs 1R, 1G, la surface réfléchissante 41R, 41G du réflecteur latéral 40R, 40G est séparée de la surface latérale 24R, 24G de la couche de conversion correspondante par une certaine distance dR, dG. L'espace situé entre ces deux surfaces est rempli par le matériau de remplissage 50 (d'indice n2).As can be seen on the figure 1 , for the second and third devices 1R, 1G, the reflecting surface 41R, 41G of the side reflector 40R, 40G is separated from the side surface 24R, 24G of the corresponding conversion layer by a certain distance d R , d G. The space located between these two surfaces is filled with the filling material 50 (of index n 2 ).

La distance dR est ici supérieure à λR/(n2×40), tandis que la distance dG est supérieure à λG/(n2×40). Ecarter ainsi la couche de conversion 20R, 20G de la surface réfléchissante 41R, 41G, qui est ici métallique, permet d'éviter un couplage plasmonique vers le métal du réflecteur, couplage qui causerait des pertes de puissance (point qui a été confirmé par des simulations numériques, de type différences finies dans le domaine temporel).The distance d R is here greater than λ R / (n 2 × 40), while the distance d G is greater than λ G / (n 2 × 40). Separating the conversion layer 20R, 20G from the reflecting surface 41R, 41G, which is here metallic, makes it possible to avoid plasmonic coupling towards the metal of the reflector, coupling which would cause power losses (a point which has been confirmed by numerical simulations, of the finite difference type in the time domain).

Ici, la distance dR est par ailleurs inférieure à λR/(n2×2), tandis que la distance dG est inférieure à λG/(n2×2). D'un point de vue optique, cela permet d'éviter une trop grande discontinuité (c'est-à-dire un écart important par rapport au pas pR, pG du réseau), entre le réseau 30R, 30G lui-même et son image par la surface réfléchissante. En d'autres termes, cela permet d'obtenir un réseau optique effectif proche d'un réseau régulier de pas pR, pG, sans discontinuité entre le réseau réel et sa ou ses différentes réplications par la surface réfléchissante 41R, 41G. Cela est intéressant, car l'efficacité d'extraction d'un réseau «effectif» étendu et régulier est meilleure que celle d'un réseau effectif étendu, mais avec des discontinuités entre chaque réplication du réseau initial. Pour optimiser la régularité avec laquelle le réseau est répliqué, d'un point de vue optique, la distance dR et la distance dG peuvent d'ailleurs être choisies dans des gammes de distances plus étroites que la gamme λR/(n2×40) à λR/(n2×2), et λG/(n2×40) à λG/(n2×2). Les gammes en question, déterminées par exemple par simulation numérique, peuvent par exemple être choisies de manière à ce que, pour les motifs situés sur les bords du réseau 30R, 30G, la distance effective entre le motif 31R considéré et son image par la surface réfléchissante 41R, 41G ne s'écarte pas du pas pR, pG du réseau de plus de 20%. L'ajustement (lors de simulations numériques) des distances dR et dG permet ainsi, en ajustant le déphasage à la réflexion, de maximiser la puissance du rayonnement extrait (en tendant vers une réplication effective du réseau quasiment parfaite).Here, the distance d R is also less than λ R / (n 2 × 2), while the distance d G is less than λ G / (n 2 × 2). From an optical point of view, this makes it possible to avoid too great a discontinuity (that is to say a large deviation from the pitch p R , p G of the network), between the network 30R, 30G itself and its image by the reflective surface. In other words, this makes it possible to obtain an effective optical grating close to a regular grating of pitch p R , p G , without discontinuity between the real grating and its different replication (s) via the reflecting surface 41R, 41G. This is interesting because the extraction efficiency of a large and regular "effective" network is better than that of a large effective network, but with discontinuities between each replication of the initial network. To optimize the regularity with which the network is replicated, from an optical point of view, the distance d R and the distance d G can moreover be chosen in ranges of distances narrower than the range λ R / (n 2 × 40) at λ R / (n 2 × 2), and λ G / (n 2 × 40) at λ G / (n 2 × 2). The ranges in question, determined for example by digital simulation, can for example be chosen so that, for the patterns located on the edges of the network 30R, 30G, the effective distance between the pattern 31R considered and its image by the surface reflective 41R, 41G does not deviate from the pitch p R , p G of the grating by more than 20%. The adjustment (during numerical simulations) of the distances d R and d G thus makes it possible, in adjusting the phase shift to the reflection, to maximize the power of the extracted radiation (by tending towards an effective replication of the almost perfect network).

La figure 6 représente schématiquement et partiellement un autre mode de réalisation du deuxième dispositif d'émission, 1R'.The figure 6 schematically and partially represents another embodiment of the second transmission device, 1R '.

Le deuxième dispositif 1R' selon ce deuxième mode de réalisation est identique au deuxième dispositif 1R selon le premier mode de réalisation, qui a été décrit plus haut en référence aux figures 1 à 4, si ce n'est qu'il comprend en outre un premier et un second filtres réfléchissants multicouches 35R et 36R, situés respectivement au-dessous et au-dessus de l'empilement comprenant les couches 22R, 21R et 23R.The second device 1R 'according to this second embodiment is identical to the second device 1R according to the first embodiment, which has been described above with reference to figures 1 to 4 , except that it further comprises a first and a second multilayer reflective filters 35R and 36R, located respectively below and above the stack comprising the layers 22R, 21R and 23R.

Le premier filtre 35R est situé entre la LED 10R et le ou les puits quantiques 21R. Il est au moins partiellement réfléchissant pour le deuxième rayonnement (rouge). Sa réflectivité, c'est-à-dire son coefficient de réflexion de la puissance lumineuse, est par exemple supérieur à 70%, voire supérieur à 90%, pour le deuxième rayonnement. Le premier filtre 35R peut être configuré par ailleurs pour avoir un coefficient de transmission élevé, par exemple supérieur à 70%, voire supérieur à 90%, à la longueur d'onde moyenne du premier rayonnement (bleu), issu de la LED 10R. Cela permet qu'une part importante du premier rayonnement atteigne le ou les puits quantiques 21R, où ce premier rayonnement est converti.The first filter 35R is located between the LED 10R and the quantum well (s) 21R. It is at least partially reflective for the second radiation (red). Its reflectivity, that is to say its coefficient of reflection of the light power, is for example greater than 70%, or even greater than 90%, for the second radiation. The first filter 35R can also be configured to have a high transmission coefficient, for example greater than 70%, or even greater than 90%, at the average wavelength of the first radiation (blue), coming from the LED 10R. This allows a significant portion of the first radiation to reach the 21R quantum well (s), where this first radiation is converted.

Le deuxième filtre 36R s'étend directement au-dessus de la couche supérieure 23R de la couche de conversion 20R', contre cette couche supérieure. Il est au moins partiellement réfléchissant pour le premier rayonnement. Sa réflectivité est par exemple supérieure à 70%, voire supérieure à 90%, pour le premier rayonnement. Cela évite qu'une partie du premier rayonnement, qui n'aurait pas été absorbée par la couche de conversion, ne sorte du dispositif 1R', améliorant ainsi la pureté de la couleur du rayonnement émis finalement par le dispositif 1R'. En outre, la partie du premier rayonnement qui n'aurait pas été absorbée et convertie est alors renvoyée vers la structure à puits quantiques 21R où cette partie résiduelle du premier rayonnement peut être absorbée et convertie.The second filter 36R extends directly above the upper layer 23R of the conversion layer 20R ', against this upper layer. It is at least partially reflective for the first radiation. Its reflectivity is for example greater than 70%, or even greater than 90%, for the first radiation. This prevents a part of the first radiation, which would not have been absorbed by the conversion layer, from leaving the device 1R ', thus improving the color purity of the radiation finally emitted by the device 1R'. Further, the part of the first radiation which would not have been absorbed and converted is then returned to the quantum well structure 21R where this residual part of the first radiation can be absorbed and converted.

Le deuxième filtre 36R peut être configuré par ailleurs pour avoir un coefficient de transmission élevé, par exemple supérieur à 70%, voire supérieur à 90%, pour le deuxième rayonnement, émis par le ou les puits quantiques 21R, facilitant ainsi l'extraction de ce rayonnement.The second filter 36R can also be configured to have a high transmission coefficient, for example greater than 70%, or even greater than 90%, for the second radiation, emitted by the quantum well (s) 21R, thus facilitating the extraction of this radiation.

En variante, le deuxième filtre 36R pourrait toutefois être configuré de manière à avoir un coefficient de transmission modéré pour le deuxième rayonnement, par exemple inférieure à 60%, et un coefficient de réflexion, pour ce même rayonnement, compris par exemple entre 40 et 70 %. Dans ce cas, l'ensemble des premier et deuxième filtres 35R et 36R forme alors une cavité Fabry-Pérot. L'épaisseur optique de la couche de conversion 20R' est alors choisie de manière à ce que cette cavité soit résonnante pour la longueur d'onde moyenne λR du deuxième rayonnement, en présentant un pic de transmission pour cette longueur d'onde. Cette disposition peut permettre, entre autres, d'affiner le spectre de la lumière produite, par photoluminescence, par cette couche de conversion 20R'. Le réglage de l'accord et du facteur de qualité cette cavité Fabry-Pérot permettent de définir précisément la redistribution spectrale et la largeur à mi-hauteur du rayonnement extrait.As a variant, the second filter 36R could however be configured so as to have a moderate transmission coefficient for the second radiation, for example less than 60%, and a reflection coefficient, for this same radiation, for example between 40 and 70 %. In this case, the set of first and second filters 35R and 36R then forms a Fabry-Pérot cavity. The optical thickness of the conversion layer 20R ′ is then chosen so that this cavity is resonant for the average wavelength λ R of the second radiation, while exhibiting a transmission peak for this wavelength. This arrangement can make it possible, among other things, to refine the spectrum of the light produced, by photoluminescence, by this conversion layer 20R ′. Adjusting the tuning and the quality factor of this Fabry-Pérot cavity make it possible to precisely define the spectral redistribution and the half-height width of the extracted radiation.

D'une manière connue de l'état de la technique, le réglage d'une cavité est défini par le déphasage dΦ entre deux rayons sortants successifs : dΦ θ = 2 knl cos θ

Figure imgb0001

où n est l'indice de réfraction de la cavité ; l est l'épaisseur effective de la cavité ; θ est l'angle de réfraction des rayons et k = 2π/λR avec λR la longueur d'onde des rayons. Les rayons successifs interfèrent constructivement si leur déphasage dΦ est égal à 2π (modulo 2π); et ils interfèrent destructivement si leur déphasage dΦ est égal à π (modulo 2π).In a manner known from the state of the art, the adjustment of a cavity is defined by the phase shift dΦ between two successive outgoing rays: dΦ θ = 2 knl cos θ
Figure imgb0001
where n is the refractive index of the cavity; l is the effective thickness of the cavity; θ is the angle of refraction of the rays and k = 2 π / λ R with λ R the wavelength of the rays. Successive rays interfere constructively if their phase shift dΦ is equal to 2π (modulo 2π); and they interfere destructively if their phase shift dΦ is equal to π (modulo 2π).

Chacun des premier et deuxième filtres 35R, 36R est par exemple un miroir de Bragg, réalisé par une combinaison de couches minces diélectriques d'épaisseur λ/4n et de haut et bas indices (où n est l'indice optique de la couche mince considérée), par exemple de SiO2/TiO2 ou SiO2/Si3N4. Les indices optiques de ces matériaux sont, à 460 nm, respectivement de 1,464/2,7878 et 1,464/2,0751. L'épaisseur de chacun de ces miroirs de Bragg est typiquement de l'ordre du micron, voire inférieure à 1 micron. Alternativement, chacun des premier et deuxième filtres 35R, 36R réfléchissants multicouches est par exemple un empilement non-périodique de couches d'épaisseurs optimisées, permettant d'obtenir un gabarit de filtre précis.Each of the first and second filters 35R, 36R is for example a Bragg mirror, produced by a combination of thin dielectric layers of thickness λ / 4n and of high and low indices (where n is the optical index of the thin film considered ), for example SiO2 / TiO2 or SiO2 / Si3N4. The optical indices of these materials are, at 460 nm, respectively 1.464 / 2.7878 and 1.464 / 2.0751. The thickness of each of these Bragg mirrors is typically of the order of a micron, or even less than 1 micron. Alternatively, each of the first and second multilayer reflective filters 35R, 36R is for example a non-periodic stack of layers of optimized thicknesses, making it possible to obtain a precise filter template.

Il est possible de réaliser la cavité Fabry-Pérot en question directement par épitaxie, ou par dépôt de couches minces successives (après épitaxie du réseau), ce qui est généralement plus simple en termes de fabricationIt is possible to produce the Fabry-Pérot cavity in question directly by epitaxy, or by deposition of successive thin layers (after epitaxy of the network), which is generally simpler in terms of manufacture.

Pour ce mode de réalisation du deuxième dispositif 1R', le réseau de diffraction 30R', qui favorise l'extraction du deuxième rayonnement, peut être réalisé sous la forme de trous ou de piliers qui traversent les couches minces du deuxième filtre 36R, comme représenté sur la figure 6. D'autres manières de réaliser ce réseau de diffraction, avec par exemple une gravure moins profonde, en surface du deuxième filtre, sont également envisageables.For this embodiment of the second device 1R ′, the diffraction grating 30R ′, which promotes the extraction of the second radiation, can be produced in the form of holes or of pillars which pass through the thin layers of the second filter 36R, as shown. on the figure 6 . Other ways of producing this diffraction grating, for example with a shallower etching, on the surface of the second filter, are also possible.

Dans une variante non représentée, le troisième dispositif d'émission pourrait lui aussi être pourvu d'un premier et d'un deuxième filtres réfléchissants multicouches, agencés de manière similaire aux premier et deuxième filtres 35R, 36R du deuxième dispositif 1R' qui ont été présentés ci-dessus.In a variant not shown, the third emission device could also be provided with a first and a second multilayer reflective filters, arranged in a similar manner to the first and second filters 35R, 36R of the second device 1R 'which have been presented above.

Dans le cas du troisième dispositif d'émission, le premier filtre, qui s'interposerait alors entre la LED 10G et les puits quantiques 21G, serait configuré plus précisément pour réfléchir une partie au moins du troisième rayonnement, avec une réflectivité de plus de 70%, voire de plus de 90% pour le troisième rayonnement, par exemple.In the case of the third emission device, the first filter, which would then be interposed between the LED 10G and the quantum wells 21G, would be configured more precisely to reflect at least part of the third radiation, with a reflectivity of more than 70 %, or even more than 90% for the third radiation, for example.

Quant au deuxième filtre, qui s'étend au-dessus des puits quantiques 21G, il serait alors configuré pour avoir un coefficient de transmission élevé, par exemple supérieur à 70%, voire supérieur à 90%, à la longueur d'onde moyenne λG du troisième rayonnement, émis par le ou les puits quantiques 21G, facilitant ainsi l'extraction de ce rayonnement. Ce deuxième filtre serait configuré par ailleurs, là aussi, de manière à avoir une réflectivité élevée (de plus de 70%, voire de plus de 90%) pour le premier rayonnement.As for the second filter, which extends above the 21G quantum wells, it would then be configured to have a high transmission coefficient, for example greater than 70%, or even greater than 90%, at the average wavelength λ G of the third radiation, emitted by the quantum well (s) 21G, thus facilitating the extraction of this radiation. This second filter would be configured moreover, here too, so as to have a high reflectivity (of more than 70%, or even of more than 90%) for the first radiation.

Le deuxième filtre pourrait toutefois être configuré aussi de manière à avoir un coefficient de transmission modéré pour le troisième rayonnement, par exemple inférieure à 60%, et un coefficient de réflexion, pour ce même rayonnement, compris par exemple entre 40 et 70 %. Dans ce cas, l'ensemble des premier et deuxième filtres formerait alors une cavité Fabry-Pérot, ayant une épaisseur optique telle que cette cavité soit résonnante pour la longueur d'onde moyenne λG du troisième rayonnement, en présentant un pic de transmission pour cette longueur d'onde.The second filter could however also be configured so as to have a moderate transmission coefficient for the third radiation, for example less than 60%, and a reflection coefficient, for this same radiation, for example between 40 and 70%. In this case, the set of first and second filters would then form a Fabry-Pérot cavity, having an optical thickness such that this cavity is resonant for the mean wavelength λ G of the third radiation, while exhibiting a transmission peak for this wavelength.

Munir la couche de conversion du troisième dispositif de ces premier et deuxième filtres multicouches (qu'ils forment une cavité Fabry-Pérot ou non) est particulièrement intéressant, car la conversion du bleu vers le vert, au moyen de puits quantiques 21G en nitrure d'indium-gallium InGaN, est moins efficace que la conversion du bleu vers le rouge. Recycler le premier rayonnement, bleu, non converti lors d'une première traversée de la couche de conversion, au moyen du deuxième filtre, est donc encore plus intéressant pour le troisième dispositif que pour le deuxième dispositif (puisque ce recyclage augmente l'efficacité de conversion).Equipping the conversion layer of the third device with these first and second multilayer filters (whether they form a Fabry-Pérot cavity or not) is particularly interesting, because the conversion from blue to green, by means of 21G quantum wells in nitride d indium-gallium InGaN, is less efficient than converting blue to red. Recycling the first radiation, blue, unconverted during a first crossing of the conversion layer, by means of the second filter, is therefore even more advantageous for the third device than for the second device (since this recycling increases the efficiency of conversion).

Comme on peut le voir sur la figure 1, les couches de conversion 20R, 20G respectives des deuxième et troisième dispositifs 1R et 1G sont décalées verticalement l'une par rapport à l'autre. Dans une direction perpendiculaire au plan du substrat 81, elles occupent ainsi des positions différentes. Ce décalage vertical entre les couches de conversion 20R, 20G résulte du procédé de fabrication du pixel 100.As can be seen on the figure 1 , the respective conversion layers 20R, 20G of the second and third devices 1R and 1G are vertically offset from each other. In a direction perpendicular to the plane of the substrate 81, they thus occupy different positions. This vertical shift between the conversion layers 20R, 20G results from the manufacturing process of the pixel 100.

En effet, au cours de ce procédé, la couche de conversion 20G est tout d'abord réalisée sur un substrat 300, différent du substrat 81 sur lequel sont réalisés les LEDs 10R, 10G, 10B pompées électriquement. La couche de conversion 20G est ensuite reportée sur la structure de LEDs 10R, 10G, 10B (figure 10). Ensuite, de la même manière, la couche de conversion 20R, initialement réalisée sur un autre substrat 400, est reportée sur le pixel 100 (figure 13), ce qui explique la structure en couches successives, et en quelque sorte en marches d'escalier de l'empilement de conversion 90.In fact, during this process, the conversion layer 20G is first of all produced on a substrate 300, different from the substrate 81 on which the electrically pumped LEDs 10R, 10G, 10B are produced. The 20G conversion layer is then transferred onto the structure of LEDs 10R, 10G, 10B ( figure 10 ). Then, in the same way, the conversion layer 20R, initially produced on another substrate 400, is transferred to the pixel 100 ( figure 13 ), which explains the structure in successive layers, and in a way in staircase steps of the conversion stack 90.

Le procédé de fabrication du pixel 100 est maintenant décrit plus en détail.The method of manufacturing the pixel 100 is now described in more detail.

Comme on peut le voir sur la figure 7, ce procédé comprend les étapes principales suivantes :

  • Etape S1 : réalisation de la structure de LEDs 10R, 10G, 10B pompées électriquement, puis
  • Etape S2 : réalisation de la couche de conversion 20G du troisième dispositif 1G, puis
  • Etape S3 : réalisation de la couche de conversion 20R du deuxième dispositif 1R, puis
  • Etape S4 : réalisation des réflecteurs latéraux 40R, 40G, 40B.
As can be seen on the figure 7 , this process comprises the following main steps:
  • Step S1: realization of the structure of LEDs 10R, 10G, 10B electrically pumped, then
  • Step S2: production of the conversion layer 20G of the third device 1G, then
  • Step S3: production of the conversion layer 20R of the second device 1R, then
  • Step S4: production of the side reflectors 40R, 40G, 40B.

L'étape S1 comporte tout d'abord une étape S10 de réalisation d'une structure de LEDs 10R, 10G, 10B telle que décrite précédemment, qui comporte ici la couche active 15, agencée sur l'empilement d'interconnexion 70, lui-même agencé sur le circuit intégré de contrôle 80. Ce circuit est réalisé sur et/ou dans le substrat 81, typiquement en silicium, appelé premier substrat dans la suite. De manière facultative, l'étape S10 comprend la réalisation de la couche texturée 18 telle que décrite précédemment. Step S1 first of all comprises a step S10 of producing a structure of LEDs 10R, 10G, 10B as described above, which here comprises the active layer 15, arranged on the interconnection stack 70, itself. even arranged on the integrated control circuit 80. This circuit is produced on and / or in the substrate 81, typically made of silicon, called the first substrate below. Optionally, step S10 comprises making the textured layer 18 as described above.

Le procédé comporte ensuite une étape S11 d'encapsulation et planarisation. Cette étape comprend le dépôt, typiquement par dépôt conforme, d'une couche d'isolant 210, formée du matériau de remplissage 50 (typiquement du SiO2), soit sur la couche texturée 18, soit directement sur le dessus de la couche active 15. Le procédé comporte ensuite une étape de planarisation, typiquement par polissage mécano-chimique CMP (de l'anglais « chemical-mechanical polishing »), de la couche d'isolant 210. Cette dernière étape permet d'obtenir une première surface de contact 211, particulièrement lisse et plane, bien adaptée pour réaliser une adhérence moléculaire entre cette surface de contact et une autre structure. La figure 9 montre le résultat obtenu à l'issue de la planarisation de la couche d'isolant 210.The method then comprises a step S11 of encapsulation and planarization. This step comprises the deposition, typically by conformal deposition, of an insulating layer 210, formed of the filling material 50 (typically SiO 2 ), either on the textured layer 18, or directly on top of the active layer 15. The method then comprises a step of planarization, typically by chemical-mechanical polishing (CMP), of the insulating layer 210. This last step makes it possible to obtain a first contact surface. 211, particularly smooth and flat, well suited to achieve molecular adhesion between this contact surface and another structure. The figure 9 shows the result obtained at the end of the planarization of the insulating layer 210.

Comme on peut le voir sur la figure 8, l'étape S2 de réalisation de la couche de conversion 20G comprend les étapes suivantes :

  • S20 : réalisation, sur un deuxième substrat 300, d'un empilement qui comprend deux couches de revêtement 22G et 23G (ou «cladding» en anglais) ainsi qu'un empilement de puits quantiques planaires 21G enserré (en quelques sorte pris en sandwich) entre ces deux couches de revêtement (voir la figure 10),
  • S21 : report de cet empilement sur la structure de LEDs 10R, 10G, 10B et retrait du deuxième substrat 300 (figure 11),
  • S24 : mise en forme et encapsulation de la couche de conversion 20G.
As can be seen on the figure 8 , step S2 of producing the conversion layer 20G comprises the following steps:
  • S20: realization, on a second substrate 300, of a stack which comprises two coating layers 22G and 23G (or “cladding” in English) as well as a stack of 21G planar quantum wells enclosed (in a way sandwiched) between these two coating layers (see figure 10 ),
  • S21: transfer of this stack to the structure of LEDs 10R, 10G, 10B and removal of the second substrate 300 ( figure 11 ),
  • S24: shaping and encapsulation of the 20G conversion layer.

Le deuxième substrat 300 sur lequel est réalisé l'empilement, qui, après gravure, formera la couche de conversion 20G, est par exemple un substrat en silicium ou en saphir. Une couche tampon 301 peut être déposée sur ce substrat, avant de réaliser l'empilement en question.The second substrate 300 on which the stack is produced, which, after etching, will form the conversion layer 20G, is for example a silicon or sapphire substrate. A buffer layer 301 can be deposited on this substrate, before producing the stack in question.

L'étape S21 comprend une étape de report S22, puis une étape de retrait du substrat S23.Step S21 comprises a transfer step S22, then a step of removing the substrate S23.

Lors de l'étape de report S22, la face libre de la couche 22G est mise en contact avec la première surface de contact 211. L'empilement 22G, 21G, 23G est alors fixé sur cette surface directement par adhérence moléculaire, c'est-à-dire sans utiliser de matériau de collage supplémentaire. En variante l'empilement 22G, 21G, 23G pourrait toutefois être fixé sur la première surface de contact 211 par collage.During the transfer step S22, the free face of the layer 22G is brought into contact with the first contact surface 211. The stack 22G, 21G, 23G is then fixed to this surface directly by molecular adhesion, that is, i.e. without using additional gluing material. As a variant, the stack 22G, 21G, 23G could however be fixed on the first contact surface 211 by gluing.

Lors de l'étape S23, le retrait du deuxième substrat 300 est par exemple un retrait par laser (ou «Laser Lift Off» en anglais), lorsque le deuxième substrat est en saphir. Lorsque le deuxième substrat est en silicium, il peut par exemple être retiré par amincissement.During step S23, the removal of the second substrate 300 is for example removal by laser (or “Laser Lift Off”), when the second substrate is made of sapphire. When the second substrate is made of silicon, it can for example be removed by thinning.

La figure 11 montre le pixel 100, à un stade intermédiaire de sa fabrication, juste après l'étape de retrait S23.The figure 11 shows the pixel 100, at an intermediate stage of its manufacture, just after the removal step S23.

L'étape suivante S24, de mise en forme et encapsulation de la couche de conversion 20G, comprend les étapes suivantes :

  • S25 : réalisation du réseau de diffraction 30G,
  • S26 : gravure de l'empilement de couches 22G, 21G, 23G, pour délimiter latéralement la couche de conversion 20G,
  • S27 : encapsulation et planarisation.
The next step S24, of shaping and encapsulation of the conversion layer 20G, comprises the following steps:
  • S25: realization of the 30G diffraction grating,
  • S26: etching of the stack of layers 22G, 21G, 23G, to laterally delimit the conversion layer 20G,
  • S27: encapsulation and planarization.

Lors de l'étape S25, le réseau de diffraction 30G est gravé sur la face supérieure libre de la couche 23G. Cette gravure comporte typiquement le dépôt d'un masque suivi d'une lithogravure de type DUV (de l'anglais « deep UV »). Alternativement, cette gravure peut être une gravure ionique réactive RIE (de l'anglais « Reactive-Ion Etching »).During step S25, the diffraction grating 30G is etched on the free upper face of the layer 23G. This etching typically comprises the deposition of a mask followed by a lithography of the DUV type (standing for “deep UV”). Alternatively, this etching may be a reactive ion etching RIE (standing for “Reactive-Ion Etching”).

L'étape S26 peut elle aussi comporter le dépôt d'un masque suivi d'une lithogravure de type DUV, ou être réalisée par gravure ionique réactive RIE. A l'issu de cette étape, le couche de conversion 20G forme un îlot, ou mesa, délimité latéralement par la surface latérale 24G mentionnée précédemment.Step S26 can also include the deposition of a mask followed by lithography of the DUV type, or be carried out by reactive ionic etching RIE. At the end of this step, the conversion layer 20G forms an island, or mesa, delimited laterally by the lateral surface 24G mentioned above.

Lors de l'étape S27, du matériau de remplissage 50 est déposé autour et sur l'ilot que forme la couche de conversion 20G. La surface supérieure de cette couche de remplissage est ensuite polie, typiquement par polissage mécano-chimique CMP (de l'anglais « chemical-mechanical polishing »), pour d'obtenir une deuxième surface de contact 212, particulièrement lisse et plane.During step S27, the filling material 50 is deposited around and on the island formed by the conversion layer 20G. The upper surface of this filling layer is then polished, typically by mechanical-chemical polishing. CMP (from the English "chemical-mechanical polishing"), to obtain a second contact surface 212, particularly smooth and flat.

La figure 12 montre le pixel, en cours de fabrication, une fois l'étape S2 exécutée.The figure 12 shows the pixel, during production, after step S2 has been executed.

L'étape S3 de réalisation de la couche de conversion 20R comprend des étapes S30 à S37 similaires, respectivement, aux étapes S20 à S27 qui viennent d'être décrite.Step S3 of producing the conversion layer 20R comprises steps S30 to S37 similar, respectively, to steps S20 to S27 which have just been described.

Lors de l'étape S30, l'empilement de couches 22R, 21R, 23R, qui, après gravure, formera la couche de conversion 20R, est réalisé sur un troisième substrat 400, formé ici en arsenure de gallium GaAs.During step S30, the stack of layers 22R, 21R, 23R, which, after etching, will form the conversion layer 20R, is produced on a third substrate 400, formed here in gallium arsenide GaAs.

L'empilement de couches 22R, 21R, 23R est reporté et fixé (par exemple par adhérence moléculaire) sur la deuxième surface de contact 212, lors de l'étape S32. La figure 13 montre le pixel, en cours de fabrication, juste après cette étape de report.The stack of layers 22R, 21R, 23R is transferred and fixed (for example by molecular adhesion) on the second contact surface 212, during step S32. The figure 13 shows the pixel, during production, just after this transfer step.

Lors de l'étape suivante de retrait, S33, le troisième substrat 400 peut être retiré par attaque chimique sélective, par de l'acide sulfurique H2SO4, de l'acide phosphorique H3PO4, ou de l'ammoniac NH3(aq). En effet, ces substances attaquent plus fortement l'arsenure de gallium AsGa que le Phosphorure d'Aluminium d'Indium AlInGaP ou le Phosphorure d'Indium-Gallium InGaP.During the following removal step, S33, the third substrate 400 can be removed by selective chemical attack, with sulfuric acid H 2 SO 4 , phosphoric acid H 3 PO 4 , or ammonia NH 3 (aq) . Indeed, these substances attack gallium arsenide AsGa more strongly than Indium Aluminum Phosphoride AlInGaP or Indium-Gallium Phosphoride InGaP.

L'étape S35 de réalisation du réseau de diffraction 30R peut être réalisée, comme l'étape S25, par dépôt d'un masque suivi d'une lithogravure de type DUV, ou par gravure ionique réactive RIE.Step S35 for producing the diffraction grating 30R can be performed, like step S25, by depositing a mask followed by lithography of the DUV type, or by reactive ionic etching RIE.

L'étape S36 de gravure latérale des couches 22R, 21R, 23R, et l'étape S37 d'encapsulation de la couche de conversion 20R sont identiques, respectivement, aux étapes S26 et S27 décrites plus haut.The step S36 of side etching the layers 22R, 21R, 23R, and the step S37 of encapsulating the conversion layer 20R are identical, respectively, to the steps S26 and S27 described above.

La figure 14 montre le pixel 100, en cours de fabrication, juste après l'étape S3.The figure 14 shows pixel 100, during manufacture, just after step S3.

L'étape S4 de réalisation des réflecteurs latéraux 40R, 40G, 40B comprend une étape S40 d'ouverture des tranchées qui, dans l'empilement de conversion 90, délimitent les différents dispositifs d'émission 1R, 1G, 1B. Ces tranchées peuvent être réalisées par gravure ionique réactive RIE profonde. Chaque tranchée est alignée ici avec l'un des éléments de reprise de contact 17.The step S4 for producing the side reflectors 40R, 40G, 40B comprises a step S40 for opening the trenches which, in the conversion stack 90, delimit the different emission devices 1R, 1G, 1B. These trenches can be performed by deep RIE reactive ion etching. Each trench is aligned here with one of the contact recovery elements 17.

Le procédé comporte ensuite une étape S41 de dépôt de métal dans les tranchées, par exemple par dépôt électrochimique ECD (de l'anglais « electrochemical déposition »), suivie d'une étape de planarisation, par exemple par CMP, afin d'éviter tout court-circuit. Le procédé peut comporter ensuite une étape de réalisation des contacts Ch (plot de contact commun aux cathodes) et Cb (plot de contact commun aux anodes, dans d'autres variantes), aux extrémités des lignes de cathode et d'anode, typiquement au moyen du dépôt d'un métal suivi d'une gravure. La figure 1 montre le résultat obtenu à l'issue de l'étape S4.The method then comprises a step S41 of depositing metal in the trenches, for example by electrochemical deposition ECD (standing for “electrochemical deposition”), followed by a step of planarization, for example by CMP, in order to avoid any short circuit. The method may then include a step of making the contacts Ch (contact pad common to the cathodes) and Cb (contact pad common to the anodes, in other variants), at the ends of the cathode and anode lines, typically at the ends of the cathode and anode lines. means of depositing a metal followed by etching. The figure 1 shows the result obtained at the end of step S4.

Remplir ainsi les tranchées de métal est plus difficile et plus onéreux que de d'isoler optiquement les dispositifs 1 R, 1G, 1B les uns des autres grâce à des parois en résine absorbante noire (notamment car le métal doit être quasiment sous forme liquide pour remplir les tranchées en question). Cette réalisation nécessite en particulier de disposer à la fois de moyens de fabrication propres à la nano-photonique (pour réaliser les puits quantiques et les cristaux photoniques), et de moyens de fabrications propres à la micro-électronique sur silicium, notamment pour réaliser le dépôt électrochimique ECD.It is more difficult and more expensive to fill the trenches with metal in this way than to optically isolate the devices 1 R, 1G, 1B from each other using black absorbent resin walls (in particular because the metal must be almost in liquid form for fill the trenches in question). This embodiment requires in particular to have both manufacturing means specific to nano-photonics (to produce quantum wells and photonic crystals), and manufacturing means specific to microelectronics on silicon, in particular to produce the ECD electrochemical deposition.

Dans un autre mode de réalisation, le procédé de fabrication du pixel pourrait comprendre aussi des étapes de réalisation des premier et deuxième filtres 35R, 36R réfléchissants multicouches qui, de manière optionnelle, enserrent la partie active de la couche de conversion 20R' du deuxième dispositif 1R' d'émission et/ou du troisième dispositif d'émission.In another embodiment, the method of manufacturing the pixel could also include steps of making the first and second multilayer reflective filters 35R, 36R which, optionally, enclose the active part of the conversion layer 20R 'of the second device. 1R 'of emission and / or of the third emission device.

Dans ce cas, les filtres 35R, 36R réfléchissants multicouches du deuxième dispositif 1R' peuvent être réalisés lors de la fabrication, sur le troisième substrat 400, de l'empilement de couches 22R, 21R, 23R (donc lors de l'étape S30, avant l'étape S31 de report et de retrait du troisième substrat 400). Dans ce cas, le deuxième filtre 36R est réalisé par dépôt sur le troisième substrat 400, avant la réalisation de l'empilement de couches 22R, 21R, 23R. Et le premier filtre 35R est réalisé par dépôt sur la couche 22R, une fois celle-ci réalisée. L'ensemble les filtres 35R et 36R, et l'empilement de couches 22R, 21R, 23R pris en sandwich entre ces filtres est ensuite reporté en bloc sur la deuxième surface de contact 212.In this case, the multilayer reflective filters 35R, 36R of the second device 1R ′ can be produced during the manufacture, on the third substrate 400, of the stack of layers 22R, 21R, 23R (therefore during step S30, before step S31 of transfer and removal of the third substrate 400). In this case, the second filter 36R is produced by deposition on the third substrate 400, before the production of the stack of layers 22R, 21R, 23R. And the first filter 35R is produced by deposition on the layer 22R, once this has been produced. The set of filters 35R and 36R, and the stack of layers 22R, 21R, 23R sandwiched between these filters is then transferred as a block onto the second contact surface 212.

De la même manière, lorsque le troisième dispositif d'émission est muni des premier et deuxième filtres réfléchissants décrits plus haut, ces filtres peuvent être réalisés lors de la fabrication, sur le deuxième substrat 300, de l'empilement de couches 22G, 21G, 23G (donc lors de l'étape S20, avant l'étape S21).Likewise, when the third emission device is provided with the first and second reflecting filters described above, these filters can be produced during the manufacture, on the second substrate 300, of the stack of layers 22G, 21G, 23G (therefore during step S20, before step S21).

En variante, les premier et deuxième filtres réfléchissants 35R, 36R pourraient néanmoins être réalisés, par dépôt, directement au-dessus de la LED 10R, , plutôt que d'être réalisés sur le troisième substrat 400, puis reportés. Dans ce cas, le premier filtre 35R serait fabriqué en réalisant des dépôts sur la deuxième surface de contact 221, avant que l'empilement de couches 22R, 21R, 23R ne soit reporté sur ce filtre 35R. Et le deuxième filtre serait alors réalisé, par dépôt sur la couche 23R, juste après l'étape S31 de report et de retrait, et avant l'étape S24 de mise en forme et encapsulation de la couche de conversion 20R'.As a variant, the first and second reflecting filters 35R, 36R could nevertheless be produced, by deposition, directly above the LED 10R, rather than being produced on the third substrate 400, then transferred. In this case, the first filter 35R would be manufactured by making deposits on the second contact surface 221, before the stack of layers 22R, 21R, 23R is transferred to this filter 35R. And the second filter would then be produced, by deposition on the layer 23R, just after the transfer and removal step S31, and before the shaping and encapsulation step S24 of the conversion layer 20R ′.

De la même manière, les premier et deuxième filtres réfléchissants du troisième dispositif pourraient être réalisés, par dépôt, directement au-dessus de la LED 10G, plutôt que d'être réalisés sur le deuxième substrat puis reportés.Likewise, the first and second reflecting filters of the third device could be produced, by deposition, directly above the LED 10G, rather than being produced on the second substrate and then transferred.

Différents modes de réalisation et variantes d'un procédé de fabrication du pixel 100 ont été décrits ci-dessus. Mais l'on comprend bien que l'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un dispositif d'émission de lumière, tel que le deuxième dispositif 1R, 1R' ou le troisième dispositif 1G, considéré seul, en tant que tel. Un tel dispositif pourra être fabriqué, comme expliqué ci-dessus, par report sur un premier substrat, d'un empilement comprenant les puits quantiques de conversion, empilement réalisé préalablement sur un autre substrat.Different embodiments and variants of a method for manufacturing the pixel 100 have been described above. But it will be understood that the invention also relates to a method of manufacturing a light emitting device, such as the second device 1R, 1R 'or the third device 1G, considered alone, as such. Such a device could be manufactured, as explained above, by transfer to a first substrate, a stack comprising the conversion quantum wells, a stack produced beforehand on another substrate.

L'invention concerne aussi un procédé de fabrication de l'afficheur mentionné plus haut, qui comporte une matrice de pixels en couleurs tels que le pixel 100. Cet afficheur peut par exemple être réalisé au moyen d'un procédé similaire au procédé de la figure 7 mais dans lequel :

  • à l'étape S10, plusieurs triplets de LEDs 10R, 10G, 10B pompées électriquement sont réalisés sur le premier substrat 81 (autant de triplets que ce que ladite matrice compte de pixels),
  • à l'étape S26, plusieurs ilots (autant d'ilots que de pixels), formant chacun une couche de conversion 20G pour un dispositif d'émission dans le vert, sont gravés, par exemple simultanément, dans l'empilement de couches 22G, 21G, 23G (initialement très étendu latéralement) qui avait été reporté précédemment sur la première surface de contact 211,
  • de même, à l'étape S36, plusieurs ilots (autant d'ilots que de pixels), formant chacun une couche de conversion 20R pour un dispositif d'émission dans le rouge, sont gravés, par exemple simultanément, dans l'empilement de couches 22R, 21R, 23R (initialement très étendu latéralement) qui avait été reporté précédemment sur la deuxième surface de contact 212, et
  • à l'étape S4, on réalise des tranchées qui, dans l'empilement de conversion 90, délimitent latéralement chaque dispositif d'émission individuel 1R, 1G, 1B de la matrice de pixels, et on remplit ces tranchées de métal.
The invention also relates to a method of manufacturing the display mentioned above, which comprises a matrix of color pixels such as pixel 100. This display can for example be produced by means of a method similar to the method of the display. figure 7 but in which:
  • in step S10, several triplets of electrically pumped LEDs 10R, 10G, 10B are produced on the first substrate 81 (as many triplets as the said matrix has pixels),
  • in step S26, several islands (as many islands as there are pixels), each forming a conversion layer 20G for a transmission device in the green, are etched, for example simultaneously, in the stack of layers 22G, 21G, 23G (initially very extended laterally) which had previously been transferred to the first contact surface 211,
  • likewise, in step S36, several islands (as many islands as there are pixels), each forming a conversion layer 20R for a red-emitting device, are etched, for example simultaneously, in the stack of layers 22R, 21R, 23R (initially very extended laterally) which had previously been transferred to the second contact surface 212, and
  • in step S4, trenches are made which, in the conversion stack 90, laterally delimit each individual transmission device 1R, 1G, 1B of the pixel matrix, and these trenches are filled with metal.

On notera que différentes variantes peuvent être apportées aux procédés qui viennent d'être présentés, en plus de celles déjà mentionnées plus haut. Ainsi, par exemple, on pourrait prévoir d'exécuter l'étape S3 avant l'étape S2.It will be noted that different variants can be made to the methods which have just been presented, in addition to those already mentioned above. Thus, for example, provision could be made to execute step S3 before step S2.

Claims (14)

Dispositif (1R ; 1R', 1G) optoélectronique d'émission de lumière comprenant : - une diode électroluminescente (10R, 10G) configurée pour émettre un premier rayonnement, et - une couche de conversion (20R ; 20R', 20G) qui s'étend au-dessus de la diode électroluminescente (10R, 10G) et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un deuxième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion étant délimitée latéralement par une surface latérale (24R, 24G), la couche de conversion (20R ; 20R', 20G) comprenant au moins un puit quantique (21R, 21G) planaire configuré pour émettre le deuxième rayonnement, - un réseau de diffraction (30R ; 30R', 30G), configuré pour extraire une partie au moins du deuxième rayonnement de la couche de conversion, le réseau de diffraction étant gravé sur une face supérieure (25R, 25G) de la couche de conversion, - le dispositif comprenant en outre un réflecteur (40R, 40G) latéral ayant une surface réfléchissante (41R, 41G) qui s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion (20R ; 20R', 20G), en face d'une partie au moins de la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion, la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur et la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion (20R ; 20R', 20G) étant séparées l'une de l'autre par un matériau (50) ayant un indice optique n2, et dans lequel une distance (dR, dG) séparant la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur de la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion est comprise entre λ/(n2×40) et λ/(n2×2) où λ est la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement. Optoelectronic light-emitting device (1R; 1R ', 1G) comprising: - a light emitting diode (10R, 10G) configured to emit a first radiation, and - a conversion layer (20R; 20R ', 20G) which extends above the light emitting diode (10R, 10G) and which is configured to convert at least part of the first radiation into a second radiation, by photoluminescence, the conversion layer being delimited laterally by a lateral surface (24R, 24G), the conversion layer (20R; 20R ', 20G) comprising at least one planar quantum well (21R, 21G) configured to emit the second radiation, - a diffraction grating (30R; 30R ', 30G), configured to extract at least part of the second radiation from the conversion layer, the diffraction grating being etched on an upper face (25R, 25G) of the conversion layer , - the device further comprising a lateral reflector (40R, 40G) having a reflecting surface (41R, 41G) which extends transversely with respect to the conversion layer (20R; 20R ', 20G), in front of a part at least of the side surface (24R, 24G) of the conversion layer, the reflecting surface (41R, 41G) of the reflector and the side surface (24R, 24G) of the conversion layer (20R; 20R ', 20G) being separated from each other by a material (50) having an optical index n 2 , and in which a distance (d R , d G ) separating the reflecting surface (41R, 41G) of the reflector from the side surface (24R , 24G) of the conversion layer is between λ / (n 2 × 40) and λ / (n 2 × 2) where λ is the average wavelength of the second radiation. Dispositif (1R ; 1R', 1G) selon la revendication précédente, dans lequel la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur s'étend autour de la couche de conversion (20R ; 20R', 20G), sur la majeure partie du pourtour de la couche de conversion.Device (1R; 1R ', 1G) according to the preceding claim, in which the reflecting surface (41R, 41G) of the reflector extends around the conversion layer (20R; 20R', 20G), over the major part of the periphery of the conversion layer. Dispositif (1R ; 1R', 1G) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur comprend au moins une première face réfléchissante (46R, 46G) et une deuxième face réfléchissante (47R, 47G), chaque face réfléchissante (46R, 47R, 46G, 47G) s'étendant transversalement par rapport à la couche de conversion (20R ; 20R', 20G), face à une partie (26R, 27R, 26G, 27G) de la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion, la deuxième face réfléchissante (47R, 47G) étant située à l'opposé de la première face réfléchissante (46R, 46G) par rapport à la couche de conversion (20R ; 20R', 20G), les première et deuxième faces réfléchissantes étant sensiblement parallèles entre elles.Device (1R; 1R ', 1G) according to any one of the preceding claims, in which the reflecting surface (41R, 41G) of the reflector comprises at least a first reflecting face (46R, 46G) and a second reflecting face (47R, 47G), each reflecting face (46R, 47R, 46G, 47G) extending transversely with respect to the conversion layer (20R; 20R ', 20G), facing a part (26R, 27R, 26G, 27G) of the side surface (24R, 24G) of the conversion layer, the second reflective face (47R, 47G) being located opposite the first reflective face (46R, 46G) with respect to the conversion layer (20R; 20R ' , 20G), the first and second reflecting faces being substantially parallel to each other. Dispositif (1R ; 1R', 1G) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réflecteur (40R, 40G) est formé, au moins superficiellement, d'un métal.Device (1R; 1R ', 1G) according to any one of the preceding claims, in which the reflector (40R, 40G) is formed, at least superficially, of a metal. Dispositif (1R ; 1R', 1G) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la face supérieure (25R, 25G) de la couche de conversion (20R ; 20R', 20G) s'étend sur une aire inférieure à 1000 microns carrés, voire inférieure à 100 microns carrés.Device (1R; 1R ', 1G) according to any one of the preceding claims wherein the upper face (25R, 25G) of the conversion layer (20R; 20R', 20G) extends over an area of less than 1000 microns square, or even less than 100 square microns. Dispositif (1R ; 1R', 1G) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la diode électroluminescente (10R, 10G) comprend une couche active (15) d'où est émis le premier rayonnement, le dispositif (1R ; 1R', 1G) comprenant en outre un système de confinement latéral qui inclut ledit réflecteur (40R, 40G) latéral, qui s'étend axialement depuis la couche active (15) jusqu'à la couche de conversion (20R ; 20R', 20G) et qui est configuré pour confiner latéralement le premier rayonnement.Device (1R; 1R ', 1G) according to any one of the preceding claims, in which the light emitting diode (10R, 10G) comprises an active layer (15) from which the first radiation is emitted, the device (1R; 1R' , 1G) further comprising a lateral containment system which includes said lateral reflector (40R, 40G), which extends axially from the active layer (15) to the conversion layer (20R; 20R ', 20G) and which is configured to laterally confine the first radiation. Dispositif (1R') selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un premier filtre (35R) réfléchissant multicouche qui s'étend entre la diode électroluminescente (10R) et le puit quantique (21 R) planaire et qui est au moins partiellement réfléchissant pour le deuxième rayonnement.Device (1R ') according to any one of the preceding claims, comprising a first multilayer reflective filter (35R) which extends between the light emitting diode (10R) and the planar quantum well (21 R) and which is at least partially reflective. for the second radiation. Dispositif (1R') selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un deuxième filtre (36R) réfléchissant multicouche qui s'étend au-dessus du puit quantique (21R) planaire, au moins partiellement réfléchissant pour le premier rayonnement.Device (1R ') according to any one of the preceding claims, comprising a second multilayer reflective filter (36R) which extends above the planar quantum well (21R), at least partially reflective for the first radiation. Pixel (100) comprenant : - un dispositif (1R ; 1R') optoélectronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, et - un dispositif optoélectronique d'émission de lumière supplémentaire (1G) comprenant : ∘ une diode électroluminescente supplémentaire (10G), configurée pour émettre ledit premier rayonnement, ∘ une couche de conversion supplémentaire (20G) qui s'étend au-dessus de la diode électroluminescente supplémentaire (10G) et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un troisième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion supplémentaire (20G) étant délimitée latéralement une surface latérale (24G), la couche de conversion supplémentaire comprenant au moins un puit quantique (21G) planaire supplémentaire configuré pour émettre le troisième rayonnement, un réseau de diffraction supplémentaire (30G), configuré pour extraire une partie au moins du troisième rayonnement de la couche de conversion supplémentaire (20G), étant gravé sur une face supérieure (25G) de la couche de conversion supplémentaire, et ∘ un réflecteur latéral supplémentaire (40G) ayant une surface réfléchissante (41G) dont une partie au moins s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion supplémentaire (20G), face à la surface latérale (24G) de la couche de conversion supplémentaire. Pixel (100) including: - an optoelectronic device (1R; 1R ') according to any one of the preceding claims, and - an additional optoelectronic light emitting device (1G) comprising: ∘ an additional light emitting diode (10G), configured to emit said first radiation, ∘ an additional conversion layer (20G) which extends above the additional light emitting diode (10G) and which is configured to convert at least part of the first radiation to a third radiation, by photoluminescence, the additional conversion layer (20G) being laterally bounded by a side surface (24G), the additional conversion layer comprising at least one additional planar quantum well (21G) configured to emit the third radiation, an additional diffraction grating (30G), configured to extract a part at least of the third radiation of the additional conversion layer (20G), being etched on an upper face (25G) of the additional conversion layer, and ∘ an additional side reflector (40G) having a reflecting surface (41G) at least part of which extends transversely to the additional conversion layer (20G), facing the side surface (24G) of the additional conversion layer . Pixel (100) selon la revendication précédente comprenant encore un autre dispositif (1B) optoélectronique d'émission de lumière qui comporte une autre diode électroluminescente (10B) configurée pour émettre ledit premier rayonnement et qui est : - soit dépourvu de couche de conversion, - soit muni d'une couche de conversion additionnelle, configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un quatrième rayonnement différent des deuxième et troisième rayonnements. Pixel (100) according to the preceding claim comprising yet another optoelectronic light emitting device (1B) which comprises another light emitting diode (10B) configured to emit said first radiation and which is: - either without a conversion layer, - or provided with an additional conversion layer, configured to convert at least part of the first radiation into a fourth radiation different from the second and third radiation. Afficheur comprenant une matrice de pixels (100) conformes à la revendication 9 ou 10.A display comprising an array of pixels (100) according to claim 9 or 10. Procédé de fabrication d'un dispositif (1G, 1R; 1R') optoélectronique d'émission de lumière, comprenant les étapes suivantes : - (S10) réalisation d'une diode électroluminescente (10G, 10R) configurée pour émettre un premier rayonnement, - (S2, S3) réalisation d'une couche de conversion (20G, 20R ; 20R'), qui s'étend au-dessus de la diode électroluminescente (10G, 10R) et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un deuxième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion étant délimitée latéralement par une surface latérale (24G, 24R), - l'étape (S2, S3) de réalisation de la couche de conversion (20G, 20R ; 20R') comprenant une étape (S20, S30) de réalisation d'un puit quantique (21G, 21R) planaire configuré pour émettre le deuxième rayonnement, le procédé comprenant en outre les étape suivantes : ∘ (S25, S35) gravure d'un réseau de diffraction (30G, 30R) sur une face supérieure (25G, 25R) de la couche de conversion, le réseau de diffraction étant configuré pour extraire une partie au moins du deuxième rayonnement de la couche de conversion (20G, 20R ; 20R'), et ∘ (S4) réalisation d'un réflecteur latéral (40G, 40R) ayant une surface réfléchissante (41G, 41R) qui s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion (20G, 20R ; 20R'), en face d'une partie au moins de la surface latérale (24G, 24R) de la couche de conversion, la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur et la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion (20R ; 20R', 20G) étant séparées l'une de l'autre par un matériau (50) ayant un indice optique n2, et dans lequel une distance (dR, dG) séparant la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur de la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion est comprise entre λ/(n2×40) et λ/(n2×2) où λ est la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement. A method of manufacturing an optoelectronic light-emitting device (1G, 1R; 1R '), comprising the following steps: - (S10) realization of a light emitting diode (10G, 10R) configured to emit a first radiation, - (S2, S3) realization of a conversion layer (20G, 20R; 20R '), which extends above the light emitting diode (10G, 10R) and which is configured to convert at least part of the first radiation into a second radiation, by photoluminescence, the conversion layer being delimited laterally by a lateral surface (24G, 24R), - the step (S2, S3) of producing the conversion layer (20G, 20R; 20R ') comprising a step (S20, S30) of producing a planar quantum well (21G, 21R) configured to emit the second radiation, the method further comprising the following steps: ∘ (S25, S35) etching of a diffraction grating (30G, 30R) on an upper face (25G, 25R) of the conversion layer, the diffraction grating being configured to extract at least part of the second radiation from the conversion layer (20G, 20R; 20R '), and ∘ (S4) realization of a side reflector (40G, 40R) having a reflecting surface (41G, 41R) which extends transversely with respect to the conversion layer (20G, 20R; 20R '), in front of a at least part of the side surface (24G, 24R) of the conversion layer, the reflective surface (41R, 41G) of the reflector and the side surface (24R, 24G) of the conversion layer (20R; 20R ', 20G) being separated from each other by a material (50) having an optical index n 2 , and in which a distance (d R , d G ) separating the reflecting surface (41R, 41G) of the reflector from the side surface (24R, 24G) of the conversion layer is between λ / (n 2 × 40) and λ / (n 2 × 2) where λ is the average wavelength of the second radiation. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la diode électroluminescente (10G, 10R) est réalisée sur un premier substrat (81), le procédé comprenant en outre une encapsulation de la diode électroluminescente et une planarisation (S11) d'une surface de contact (211, 212) située au-dessus de la diode électroluminescente, et dans lequel l'étape (S2, S3) de réalisation de la couche de conversion (20G, 20R ; 20R') comprend les étapes suivantes : - (S20, S30) sur un deuxième substrat (300, 400), réalisation d'un empilement comprenant ledit puit quantique (21G, 21R) planaire, - (S22, S32) placer ledit empilement sur ladite surface de contact (211, 212) au contact de ladite surface de contact, et fixer ledit empilement à la surface de contact (211, 212), et - (S22, S32) retirer le deuxième substrat (300, 400). A method according to the preceding claim, wherein the light emitting diode (10G, 10R) is formed on a first substrate (81), the method further comprising encapsulating the light emitting diode and planarization (S11) of a contact surface ( 211, 212) located above the light emitting diode, and in which the step (S2, S3) of producing the conversion layer (20G, 20R; 20R ') comprises the following steps: - (S20, S30) on a second substrate (300, 400), production of a stack comprising said planar quantum well (21G, 21R), - (S22, S32) placing said stack on said contact surface (211, 212) in contact with said contact surface, and attaching said stack to the contact surface (211, 212), and - (S22, S32) remove the second substrate (300, 400). Procédé de fabrication d'un pixel (100), comprenant les étapes suivantes : - (S10) réalisation d'une première, deuxième et troisième diodes électroluminescentes (10B, 10R, 10G), configurées chacune pour émettre un premier rayonnement, - (S2) réalisation d'une couche de conversion (20G), qui s'étend au-dessus de la troisième diode électroluminescente (10G) et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un troisième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion (20G) étant délimitée latéralement par une surface latérale (24G), ladite étape de réalisation comprenant : ∘ une étape (S20) de réalisation d'au moins un puit quantique (21G) planaire configuré pour émettre le troisième rayonnement, et ∘ une étape (S25) de gravure d'un réseau de diffraction (30G) sur une face supérieure (25G) de la couche de conversion (20G), le réseau de diffraction étant configuré pour extraire une partie au moins du troisième rayonnement de la couche de conversion, - (S3) réalisation d'une couche de conversion (20R), qui s'étend au-dessus de la deuxième diode électroluminescente (1R) et qui est configurée pour convertir une partie au moins du premier rayonnement en un deuxième rayonnement, par photoluminescence, la couche de conversion (20R) étant délimitée latéralement par une surface latérale (24R), ladite étape de réalisation comprenant : ∘ une étape (S30) de réalisation d'au moins un puit quantique (21 R) planaire configuré pour émettre le deuxième rayonnement, et ∘ une étape (S35) de gravure d'un réseau de diffraction (30R) sur une face supérieure (25R) de la couche de conversion (20R), le réseau de diffraction étant configuré pour extraire une partie au moins du deuxième rayonnement de la couche de conversion (20R), - (S4) pour chaque couche de conversion (20R, 20G), réalisation d'un réflecteur (40R, 40G) latéral ayant une surface réfléchissante (41 R, 41 G) qui s'étend transversalement par rapport à la couche de conversion considérée (20R, 20G), en face d'une partie au moins de la surface latérale (24R, 24G) de cette couche de conversion, la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur et la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion (20R ; 20R', 20G) considérée étant séparées l'une de l'autre par un matériau (50) ayant un indice optique n2, et dans lequel une distance (dR, dG) séparant la surface réfléchissante (41R, 41G) du réflecteur de la surface latérale (24R, 24G) de la couche de conversion considérée est comprise entre λ/(n2×40) et λ/(n2×2) où λ est la longueur d'onde moyenne du deuxième rayonnement, ou, respectivement du troisième rayonnement. A method of manufacturing a pixel (100), comprising the following steps: - (S10) production of a first, second and third light-emitting diodes (10B, 10R, 10G), each configured to emit a first radiation, - (S2) realization of a conversion layer (20G), which extends above the third light emitting diode (10G) and which is configured to convert at least part of the first radiation into a third radiation, by photoluminescence , the conversion layer (20G) being delimited laterally by a lateral surface (24G), said production step comprising: ∘ a step (S20) of producing at least one planar quantum well (21G) configured to emit the third radiation, and ∘ a step (S25) of etching a diffraction grating (30G) on an upper face (25G) of the conversion layer (20G), the diffraction grating being configured to extract at least part of the third radiation from the conversion layer, - (S3) realization of a conversion layer (20R), which extends above the second light emitting diode (1R) and which is configured to convert at least part of the first radiation into a second radiation, by photoluminescence , the conversion layer (20R) being delimited laterally by a lateral surface (24R), said production step comprising: ∘ a step (S30) of producing at least one planar quantum well (21 R) configured to emit the second radiation, and ∘ a step (S35) of etching a diffraction grating (30R) on an upper face (25R) of the conversion layer (20R), the diffraction grating being configured to extract at least part of the second radiation from the conversion layer (20R), - (S4) for each conversion layer (20R, 20G), realization of a lateral reflector (40R, 40G) having a reflecting surface (41 R, 41 G) which extends transversely with respect to the conversion layer considered (20R, 20G), facing at least part of the side surface (24R, 24G) of this conversion layer, the reflecting surface (41R, 41G) of the reflector and the side surface (24R, 24G) of the considered conversion layer (20R; 20R ', 20G) being separated from each other by a material (50) having an optical index n 2 , and in which a distance (d R , d G ) separating the reflecting surface (41R, 41G) of the reflector of the lateral surface (24R, 24G) of the conversion layer considered is between λ / (n 2 × 40) and λ / (n 2 × 2) where λ is the wavelength average of the second radiation, or, respectively, of the third radiation.
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